Différence clé - Réparation des mésappariements vs réparation par excision de nucléotides
Des dizaines et des milliers de dommages à l'ADN se produisent chaque jour dans la cellule. Il induit des changements dans les processus cellulaires tels que la réplication, la transcription ainsi que la viabilité de la cellule. Dans certains cas, les mutations causées par ces dommages à l'ADN peuvent entraîner des maladies délétères comme les cancers et les syndromes associés au vieillissement (ex: Progeria). Indépendamment de ces dommages, la cellule initie un mécanisme de réparation en cascade hautement organisé appelé réponses aux dommages à l'ADN. Plusieurs systèmes de réparation de l'ADN ont été identifiés dans le système cellulaire; ceux-ci sont connus sous le nom de réparation par excision de base (BER), réparation de mésappariement (MMR), réparation par excision de nucléotide (NER), réparation de rupture de double brin. La réparation par excision de nucléotides est un système très polyvalent qui reconnaît les lésions volumineuses de l'ADN par distorsion de l'hélice et les élimine. D'autre part, la réparation des mésappariements remplace les bases mal incorporées lors de la réplication. le différence clé entre la réparation des mésappariements et la réparation par excision de nucléotides est que la réparation par excision de nucléotides (NER) est utilisée pour éliminer les dimères de pyrimidine formés par l'irradiation UV et les lésions volumineuses de l'hélice causées par des adduits chimiques tandis que le système de réparation des mésappariements joue un rôle important dans la correction des bases mal incorporées qui ont échappé des enzymes de réplication (ADN polymérase 1) pendant la postréplication. En plus des bases incompatibles, les protéines du système MMR peuvent également réparer les boucles d'insertion/délétion (IDL) qui résultent du glissement de la polymérase lors de la réplication de séquences d'ADN répétitives.
Qu'est-ce que la réparation par excision de nucléotide ?
La caractéristique la plus remarquable de la réparation par excision de nucléotides est qu'elle répare les dommages aux nucléotides modifiés causés par des distorsions importantes de la double hélice de l'ADN. Il est observé dans presque tous les organismes qui ont été examinés à ce jour. Uvr A, Uvr B, Uvr C (excinucléases) Uvr D (une hélicase) sont les enzymes les plus connues impliquées dans le NER qui déclenchent la réparation de l'ADN dans l'organisme modèle Ecoli. Le complexe enzymatique multi-sous-unités Uvr ABC produit les polypeptides Uvr A, Uvr B, Uvr C. Les gènes codés pour les polypeptides susmentionnés sont uvr A, uvr B, uvr C. Les enzymes UVR A et B reconnaissent collectivement la distorsion induite par les dommages qui est causée à la double hélice d'ADN, comme les gradateurs de pyrimidine dus à l'irradiation UV. Uvr A est une enzyme ATPase et il s'agit d'une réaction autocatalytique. Ensuite, Uvr A quitte l'ADN tandis que le complexe Uvr BC (nucléase active) clive l'ADN des deux côtés des dommages catalysés par l'ATP. Une autre protéine appelée Uvr D codée par le gène uvrD est une enzyme hélicase II qui déroule l'ADN résultant de la libération d'un segment d'ADN endommagé à un seul brin. Cela laisse un vide dans l'hélice d'ADN. Après l'excision du segment endommagé, il reste un espace de 12 à 13 nucléotides dans le brin d'ADN. Celui-ci est rempli par l'enzyme ADN polymérase I et l'entaille est scellée par l'ADN ligase. L'ATP est nécessaire à trois étapes de cette réaction. Le mécanisme NER peut également être identifié chez les humains de type mammifère. Chez l'homme, l'affection cutanée appelée Xeroderma pigmentosum est due aux dimères d'ADN causés par l'irradiation UV. Les gènes XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPF et XPG produisent des protéines pour remplacer les dommages à l'ADN. Les protéines des gènes XPA, XPC, XPE, XPF et XPG ont l'activité nucléase. D'autre part, les protéines des gènes XPB et XPD montrent l'activité hélicase qui s'apparente à Uvr D dans E coli.
Figure 01: Réparation par excision de nucléotide
Qu'est-ce que Mismatch Repair ?
Le système de réparation des mésappariements est lancé pendant la synthèse de l'ADN. Même avec la sous-unité € fonctionnelle, l'ADN polymérase III permet l'incorporation d'un mauvais nucléotide pour la synthèse toutes les 108paires de bases. Les protéines de réparation des mésappariements reconnaissent ce nucléotide, l'excisent et le remplacent par le bon nucléotide responsable du degré final de précision. La méthylation de l'ADN est essentielle pour que les protéines MMR reconnaissent le brin parent du brin nouvellement synthétisé. La méthylation du nucléotide adénine (A) dans un motif GATC d'un brin nouvellement synthétisé est un peu retardée. D'autre part, le nucléotide adénine du brin parent dans le motif GATC a déjà été méthylé. Les protéines MMR reconnaissent le brin nouvellement synthétisé par cette différence par rapport au brin parent et commencent la réparation des mésappariements dans un brin nouvellement synthétisé avant qu'il ne soit méthylé. Les protéines MMR dirigent leur activité de réparation pour exciser le mauvais nucléotide avant que le brin d'ADN nouvellement répliqué ne soit méthylé. Les enzymes Mut H, Mut L et Mut S codées par les gènes mut H, mut L, mut S catalysent ces réactions chez Ecoli. La protéine Mut S reconnaît sept des huit paires de bases de mésappariement possibles, à l'exception de C: C, et se lie au site de mésappariement dans l'ADN duplex. Avec les ATP liés, Mut L et Mut S rejoignent le complexe plus tard. Le complexe effectue une translocation de quelques milliers de paires de bases jusqu'à ce qu'il trouve un motif GATC hémiméthylé. L'activité nucléase dormante de la protéine Mut H est activée une fois qu'elle trouve un motif GATC hémiméthylé. Il clive le brin d'ADN non méthylé en laissant une entaille en 5 'au niveau du nucléotide G du motif GATC non méthylé (brin d'ADN nouvellement synthétisé). Ensuite, le même brin de l'autre côté du mésappariement est entaillé par Mut H. Dans le reste des étapes, les actions collectives de Uvr D une protéine hélicase, Mut U, SSB et exonucléase I excisent le nucléotide incorrect dans le simple brin ADN. L'espace qui se forme lors de l'excision est comblé par l'ADN polymérase III et scellé par la ligase. Un système similaire peut être identifié chez la souris et l'homme. La mutation de hMLH1, hMSH1 et hMSH2 humaines est impliquée dans le cancer du côlon héréditaire sans polypose qui dérégule la division cellulaire des cellules du côlon.
Figure 02: Réparation des incompatibilités
Quelle est la différence entre Mismatch Repair et Nucleotide Excision Repair ?
Mismatch Repair vs Nucleotide Excision Repair |
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| Le système de réparation des incompatibilités se produit pendant la post-réplication. | Ceci est impliqué dans l'élimination des dimères de pyrimidine dus à l'irradiation U. V et à d'autres lésions de l'ADN dues à un adduit chimique. |
| Enzymes | |
| Il est catalysé par Mut S, Mut L, Mut H, Uvr D, SSB et l'exonucléase I. | Elle est catalysée par les enzymes Uvr A, Uvr B, Uvr C, UvrD. |
| Méthylation | |
| Il est essentiel d'initier la réaction. | La méthylation de l'ADN n'est pas nécessaire pour initier la réaction. |
| Action des enzymes | |
| Mut H est une endonucléase. | Uvr B et Uvr C sont des exonucléases. |
| Occasion | |
| Cela se produit spécifiquement lors de la réplication. | Cela se produit lorsqu'il est exposé aux U. V ou à des mutagènes chimiques, pas pendant la réplication |
| Conservation | |
| Il est hautement conservé | Il n'est pas hautement conservé. |
| Gap Filling | |
| C'est fait par l'ADN polymérase III. | C'est fait par l'ADN polymérase I. |
Résumé - Réparation des mésappariements vs réparation par excision de nucléotides
La réparation des mésappariements (MMR) et la réparation par excision des nucléotides (NER) sont deux mécanismes qui se déroulent dans la cellule afin de rectifier les dommages et les distorsions de l'ADN causés par divers agents. Ceux-ci sont collectivement appelés mécanismes de réparation de l'ADN. La réparation par excision de nucléotide répare les dommages nucléotidiques modifiés, généralement les dommages importants de la double hélice d'ADN qui se produisent en raison de l'exposition à l'irradiation UV et aux adduits chimiques. Les protéines de réparation des mésappariements reconnaissent le mauvais nucléotide, l'excisent et le remplacent par le bon nucléotide. Ce processus est responsable du degré final de précision lors de la réplication.
