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अब मेरे पास DNA Repair के सभी प्रमुख mechanisms की जानकारी है। "अन्य repair" से तात्पर्य संभवतः Mismatch Repair (MMR) और Nucleotide Excision Repair (NER) के अलावा अन्य - यानी Base Excision Repair (BER) और Double-Strand Break Repair। मैं एक व्यापक उत्तर दे सकता हूं।
DNA Repair Mechanisms (DNA की मरम्मत के तरीके)
यहाँ DNA के सभी प्रमुख repair mechanisms का विवरण दिया गया है:
1. Mismatch Repair (MMR) - बेमेल सुधार
DNA replication के दौरान कभी-कभी गलत base जोड़े जाते हैं। MMR इन्हें ठीक करता है:
- Strand की पहचान: E. coli में GATC sequences की methylation से parental (template) strand पहचाना जाता है। नई (daughter) strand unmethylated होती है - यही repair की जाती है।
- Repair प्रक्रिया: Mut proteins → endonuclease nick → exonuclease से गलत nucleotides हटाए → DNA pol III से gap भरा → ligase से जोड़ा
- मानव में: MSH2, MLH1 proteins; इनमें mutation → Lynch Syndrome (HNPCC) - Hereditary Nonpolyposis Colorectal Cancer
- Error rate: 10⁷ से घटाकर 10⁹ में 1
2. Nucleotide Excision Repair (NER) - न्यूक्लियोटाइड उत्खनन मरम्मत
UV radiation से pyrimidine dimers (T-T dimers) बनते हैं जो DNA replication रोकते हैं।
- E. coli में: UvrABC proteins द्वारा
- दो प्रकार:
- Global Genomic Repair - पूरे chromosome में क्षति खोजता है
- Transcription-Coupled Repair - active genes में क्षति प्राथमिकता से ठीक करता है
- मानव में defect → Xeroderma Pigmentosum - UV से severe skin damage, skin cancer का बहुत अधिक जोखिम
3. Base Excision Repair (BER) - क्षार उत्खनन मरम्मत
छोटे, non-helix-deforming base changes ठीक करता है - oxidation, methylation, deamination से होने वाली क्षति:
| क्षति का उदाहरण | कारण |
|---|---|
| C → U (Uracil) | Spontaneous deamination |
| A → Hypoxanthine | Nitrous acid |
| Purine loss | Spontaneous hydrolysis (~10,000/cell/day) |
| Alkylated bases | Dimethyl sulfate |
Steps:
- DNA glycosylase → abnormal base को काटता है → AP site (apurinic/apyrimidinic) बनता है
- AP endonuclease → AP site के 5' side पर nick
- Deoxyribose phosphate lyase → base-free sugar phosphate हटाता है
- DNA pol I + DNA ligase → repair पूरी
4. Double-Strand Break (DSB) Repair - दोनों strand टूटने की मरम्मत
Ionizing radiation, doxorubicin (chemo), oxidative free radicals से दोनों strands टूटते हैं। यह सबसे खतरनाक क्षति है।
दो तरीके से repair होती है:
a) Non-Homologous End Joining (NHEJ)
- Proteins DNA fragments के ends को recognize, process, ligate करते हैं
- कुछ DNA खो जाता है → Error-prone (mutagenic)
- Cell cycle में कभी भी हो सकता है
- Defects → Cancer predisposition + Immunodeficiency
b) Homologous Recombination (HR)
- Homologous chromosome को template की तरह use करता है
- "Error-free" repair
- Cell cycle के late S और G₂ phase में होता है
- BRCA1/BRCA2 proteins इसमें शामिल हैं
- BRCA1/BRCA2 mutation → Breast cancer + Ovarian cancer का जोखिम
5. Direct Repair - सीधी मरम्मत
- Single-step reaction में damage ठीक होती है
- उदाहरण: O⁶-methylguanine DNA methyltransferase - alkyl group को enzyme के active site पर transfer करता है
Summary Table
| Repair Type | क्षति का प्रकार | Clinical Association |
|---|---|---|
| Mismatch Repair (MMR) | Replication errors | Lynch Syndrome (HNPCC) |
| Nucleotide Excision (NER) | Pyrimidine dimers, bulky adducts | Xeroderma Pigmentosum |
| Base Excision (BER) | Small base changes, AP sites | - |
| NHEJ | Double-strand breaks | Cancer, Immunodeficiency |
| Homologous Recombination | Double-strand breaks | BRCA1/2 → Breast/Ovarian Ca |
| Direct Repair | Alkylation | - |
Source: Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry, 8th ed., pp. 1176-1185; Henry's Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods, p. 1586
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