المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10456 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تحليل آية البسملة {بِسْمِ اللهِ الرَّحْمنِ الرَّحِيمِ }
2024-05-09
الإمام علي (عليه السلام) مكتوبٌ اسمه على باب الجنة
2024-05-09
فضل البسملة
2024-05-09
الإمام عليٌ (عليه السلام) يزهر في الجنة ويزهو
2024-05-09
المعنى العام للبسملة
2024-05-09
الكرنك.
2024-05-09

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Repair Systems Correct Damage to DNA  
  
1448   12:47 صباحاً   date: 19-4-2021
Author : JOCELYN E. KREBS, ELLIOTT S. GOLDSTEIN and STEPHEN T. KILPATRICK
Book or Source : LEWIN’S GENES XII
Page and Part :


Read More
Date: 20-12-2015 1981
Date: 1-5-2016 2175
Date: 25-12-2015 4199

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.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.




بعد إكمال طباعة كتاب (قراضة النضير وخلاصة التفسير) .. العتبة العلوية المقدسة توزع نسخاً منه على مكتبات النجف الأشرف
على مساحة 42 ألف متر مربع ... أكبر مشروع علمي ثقافي فكري للأطفال تنفذه العتبة العلوية المقدسة
لخدمة المتشرفين بأداء المناسك لموسم الحج القادم .. العتبة العلوية المقدسة تنفذ برنامج (الحج الافتراضي)
لتطوير قدرات الخدم في العتبة العلوية المقدسة .. إطلاق مجموعة من الدورات و ورش العمل المتنوعة