إتصل بنا

ENGLISH

بحث في العناوين     بحث في المحتوى     بحث في اسماء الكتب     بحث في اسماء المؤلفين

القرأن الكريم وعلومه
العقائد الأسلامية
الفقه الأسلامي
علم الرجال
السيرة النبوية
الاخلاق والادعية
اللغة العربية وعلومها
الأدب العربي
الأسرة والمجتمع
التاريخ
الأدارة والاقتصاد
علم الفيزياء
علم الكيمياء
علم الأحياء
الرياضيات
الزراعة
الجغرافية
القانون
الإعلام

رمز الامان : 2849

علم الاحياء

عدد المواضيع في هذا القسم 9503
تاريخ علم الأحياء وعلمائه
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الانزيمات

Repair Systems Correct Damage to DNA

12:47 AM

19 / 4 / 2021

45

Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK

Book or Source : LEWIN’S GENES XII

page :

+
-

Repair Systems Correct Damage to DNA


KEY CONCEPTS
- Repair systems recognize DNA sequences that do not conform to standard base pairs.
- Excision repair systems remove one strand of DNA at the site of damage and then replace it.
- Recombination-repair systems use homologous recombination to replace the double-stranded region that has been damaged.
- All these systems may introduce errors during the repair process.
- Photoreactivation is a nonmutagenic repair system that acts specifically on pyrimidine dimers.
- Methyltransferase enzymes can directly reverse alkylation damage in a suicide reaction.

The types of damage that trigger repair systems can be divided into three general classes: single-base changes, structural distortions/bulky lesions, and strand breaks.
Single-base changes affect the sequence of DNA but do not grossly distort its overall structure. They do not affect transcription or replication when the strands of the DNA duplex are separated.

Thus, these changes exert their damaging effects on future generations through the consequences of the change in DNA sequence. The reason for this type of effect is the conversion of one base into another that is not properly paired with the partner base. Single-base changes may happen as the result of mutation of a base in situ or by replication errors. FIGURE 1 shows that deamination of cytosine to uracil (spontaneously or by chemical mutagen) creates a mismatched U-G pair. FIGURE 2 shows that a replication error might insert adenine instead of cytosine to create an A-G pair. Similar consequences could result from covalent addition of a small group to a base that modifies its ability to base pair. These changes may result in very minor structural distortion (as in the case of a U-G pair) or quite significant change (as in the case of an A-G pair), but the common feature is that the mismatch persists only until the next replication. Thus, only limited time is available to repair the damage before it is made permanent by replication. This repair is mediated by a replication-linked mismatch repair system.
Structural distortions provide a physical impediment to replication or transcription. Introduction of covalent links between bases on one strand of DNA or between bases on opposite strands inhibits replication and transcription. FIGURE 3 shows the example of ultraviolet (UV) irradiation, which introduces covalent bonds between two adjacent pyrimidine bases (thymine in this example) and results in an intrastrand pyrimidine dimer, which can take the form of a cyclobutane pyrimidine dimer (CPD, as shown in Figure 3 ) or a 6,4 photoproduct (6,4PP). Of all the pyrimidine dimers, thymine–thymine dimers are the most common, and cytosine–cytosine dimers are the least common. In addition, while 6,4PPs are only about one-third as common as CPDs, they may be more mutagenic. These lesions can be repaired by photoreactivation in species that have this repair mechanism. This system is widespread in nature, occurring in all but placental mammals, and appears to be especially important in plants. In E. coli it depends on the product of a single gene (phr) that encodes an enzyme called photolyase. (Placental mammals repair these lesions via excision repair, as described below.)

FIGURE 4 shows that similar transcription- or replicationblocking consequences can result from the addition of a bulky adduct to a base that distorts the structure of the double helix. In this example, aberrant methylation of guanine results in a lesion that prevents normal base pairing. O6-methylguanine (O6-meG) is a common mutagenic lesion that can be repaired in several ways.
O6-meG is actually a substrate for one of the direct repair pathways: The protein O6-methylguanine DNA methyltransferase (MGMT) directly transfers the methyl group from O6-meG to a cysteine in MGMT, restoring guanine, as shown in FIGURE 5.
This is a suicide reaction, in that the methylated MGMT cannot regenerate a free cysteine; instead it is degraded after the repair process.
The loss or removal of a base to create an abasic site, as shown in FIGURE 6 , prevents a strand from serving as a proper template for synthesis of RNA or DNA. Abasic sites are repaired by excision repair via removal of the phosphodiester backbone where the base is missing.
DNA strand breaks can occur in one strand or both. A single-strand break, or nick, can be directly ligated. DSBs are a major class of damage that, if unrepaired, can result in extensive loss of DNA. The common feature in all these changes is that the damaged adduct (or break) remains in the DNA and continues to cause structural problems and/or induce mutations until it is removed.

FIGURE 1. Deamination of cytosine creates a U-G base pair. Uracil is preferentially removed from the mismatched pair.


FIGURE 2 A replication error creates a mismatched pair that may be corrected by replacing one base; if uncorrected, a mutation is fixed in one daughter duplex.


FIGURE 3 Ultraviolet irradiation causes dimer formation between adjacent thymines. The dimer blocks replication and transcription.


FIGURE 4 Methylation of a base distorts the double helix and causes mispairing at replication. Star indicates the methyl group.


FIGURE 5 MGMT can directly transfer a methyl group from O6-meG to a cysteine residue in the protein. This restores guanine but is an irreversible reaction that results in inactivation and degradation of MGMT.


FIGURE 6 Depurination removes a base from DNA, blocking replication and transcription.
When a repair system is eliminated, cells become exceedingly sensitive to agents that cause DNA damage, particularly the type of damage recognized by the missing system. The importance of these systems is also emphasized by the fact that mutation of repair genes is associated with the development of a number of cancers in humans, such as Lynch syndrome (also called hereditary nonpolyposis colorectal cancer, or HNPCC), caused by defects in mismatch repair.

ثِـــــــمَارُ الأَسفَـــــــــار ..عقيدَتُنا في المَعادِ الجِسمانيِّ

ثِـــــــمَارُ الأَسفَـــــــــار .. أَفْضَلُ الزُّهْدِ إِخْفَاءُ الزُّهْدِ

مظاهر التطرف الاجتماعي

جدلية تأثُرْ النحو العربي بالمنطق والفلسفة

صندوق المستقبل

ثِـــــــمَارُ الأَسفَـــــــــار .. أَفْضَلُ الْأَعْمَالِ مَا أَكْرَهْتَ نَفْسَكَ عَلَيْهِ

أوغسطينوس العظيم .. الضال الذي أوصلته محطات الانحراف إلى الله!!

ثِـــــــمَارُ الأَسفَـــــــــار .. عقيدتنا في عصمة الإمام

 ثِـــــــمَارُ الأَسفَـــــــــار ..عقيدَتُنا في حَقِّ المُسلِمِ على المُسلِم

وسائلُ الإعلام نِعمَةٌ أم نِقمَة؟

الدگة العشائرية عادة جاهلية مخالفة للعقل والدين والفطرة السليمة

الرد على من ينبز الإسلام بالبداوة

المتوكل العباسي وتضييق الخناق على الإمام الهادي (ع)

لعن الله المُحلِّل والمُحلَّل له

صلاحيات النبي (صلى الله عليه وآله) في رعاية شؤون الأمة

موقف أئمة أهل البيت وشيعتهم من حادثة الإفك

استدلال الزهراء (عليها السلام) على حقها بأرث أبيها

السحر والدجل مخالب فكرية خطيرة تنهش بجسد المجتمع

كيف َتكون علاقَتُكِ مع حَمَاتِكِ – أُمُّ زَوجِكِ – صافيةً ومُستَقِرَّةً؟

ماذا يجِبُ على مُعَلِّمَةِ الرَّوضَةِ أنْ تَعرِفَهُ؟

لماذا فُرِضَ الحِجابُ على المرأةِ؟

أدوارُ المرأةِ النّاجِحَة

ماهِيَ أُصولُ التربيةِ الإسلاميةِ؟

ماهِيَ أَهَمُّ مُشكِلَةٍ يواجِهُها الوالدانِ؟

حَفِّزْ طفلَكَ ليُبادِرَ الى اختيارِهِ

متى تكونُ الأسرَةُ مُنسَجِمةً؟

زينَةُ الجوهَرِ وزينَةُ المظهَرِ

مركبة أخرى من هيونداي لمحبي التميّز والقوة والتصاميم العصرية

تويوتا تعلن عن أحدث سياراتها العائلية الأنيقة والعملية

ميزة طال انتظارها ستظهر في تليغرام قريبا

سامسونغ تعلن رسميا عن هاتف رخيص الثمن لشبكات 5G

أمازون تتحضر لإطلاق أحدث حواسبها اللوحية بسعر منافس

كشف سر جينوم Z الغامض الموجود لدى بعض الفيروسات!

حل لغز نوع غريب منقرض من التماسيح بعد 150 عاما من الجدل

الغبار النووي ... بحث صادم يكشف مواد مشعة في العسل

اكتشاف ديناصور عملاق في تشيلي

تقوي المناعة وتقي من الأمراض... 10 أطعمة احرص عليها في سن الأربعين

يمكنك تناول هذه الأطعمة في الليل دون ضرر

خبراء: ماذا يحدث لجسمك إذا تناولت المعكرونة يوميا؟

كيف يؤثر عدم تناول الفطور على الصحة

أخصائية روسية تكشف عن الأشخاص الممنوعين من تناول البصل

عشق القهوة قد تحكمه عوامل جينية

فوائد تناول التمر بانتظام

طبيبة روسية تكشف عن المواد الغذائية المساعدة للهضم

طبيبة روسية تكشف علاقة بذور الرمان في علاج الأمعاء

القوّاتُ الأمنيّة تشترك في الختمة القرآنيّة الرمضانيّة المرتّلة

رئيسُ جامعة الكفيل يستعرض نجاح تجربة التعليم المدمج

العتبة العلوية المقدسة تعلن نجاح خطتها الخَدمية في ذكرى استشهاد الإمام أمير المؤمنين (عليه السلام)

رحم الله من نادى وا علياه ... نَدبت مجلس العزاء في الصحن الشريف باستشهاد أبي الأيتام علي (عليه السلام) –صور -

بالصور: دموع امتزجت بحروف الدعاء.. عدسة الموقع الرسمي توثق مراسيم احياء ليالي القدر المباركة

دورة للعاطلين عن العمل وتاركي الدراسة.. العتبة الحسينية تواصل برامجها الخاصة بالشباب لتطوير مهاراتهم ومساعدتهم بالدخول الى سوق العمل

الأمانتان العامتان للعتبتين المقدستين العلوية والكاظمية تقيمان محفلاً قرآنياً لمناسبة ذكرى ولادة الإمام الحسن "عليه السلام"

محفل قرآني خاص لمناسبة ذكرى ولادة الإمام الحسن "عليه السلام"

الأمين العام للعتبة العسكرية المقدسة يلتقي معتمدي وأهالي مدينتي تلعفر و ديالى