7.3: 长补片基底切除修复

Long-patch Base Excision Repair
JoVE Core
Molecular Biology
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Long-patch Base Excision Repair
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November 23, 2020

Overview

自从发现两种 BER 通路以来,关于细胞如何选择一种途径而不是另一种途径以及决定这种选择的因素一直存在争论。许多体外实验指出了亚途径选择的多个决定因素。这些是:

  1. 病变类型:根据碱基损伤的类型,特定的 DNA 糖基化酶 – 单功能或双功能,被募集到受损部位。虽然单功能糖基化酶的连续作用有利于长补片修复事件,但双功能糖基化酶驱动短补片 BER。
  1. 细胞周期状态:区分长贴片 BER 与短贴片 BER 替代途径的主要蛋白质参与者是增殖细胞核抗原 (PCNA)、蛋白质复制因子 C (RF-C) 和皮瓣结构特异性核酸内切酶 1 (FEN1)。PCNA 特别被认为是该通路的关键。它既充当支架,将聚合酶锚定在受损位点,又与 FEN-1 结合以促进其核酸酶活性。此外,需要 RF-C 将 PCNA 加载到 DNA 上。DNA 复制过程中也需要所有这些蛋白质,这表明长补丁 BER 修复对复制 DNA 的损害,而短补丁用于修复静息 DNA。
  1. ATP 短缺:还观察到,虽然单核苷酸或短补丁 BER 在正常生理条件下占主导地位,但在 ATP 短缺的情况下,偏好转向长补丁 BER。这是因为 poly(ADP-核糖) 可以在 BER 的连接步骤中作为 ATP 的独特来源。

Transcript

在哺乳动物中,观察到第二种类型的 BER,通常在 ATP 短缺期间优先使用 – 长贴片 BER。长补丁 BER 不是仅仅去除单个受损碱基,而是修复几个核苷酸长的补丁。

为了实现这一点,一种不同的 DNA 聚合酶 δ/ɛ 添加了几个核苷酸,这些核苷酸取代了原始核苷酸。这导致寡核苷酸的突出端,称为皮瓣,其中包含受损的碱基。

在存在称为增殖细胞核抗原或 PCNA 的复制因子的情况下,一种称为瓣状核酸内切酶 (FEN) 的特殊核酸内切酶在 DNA 连接酶密封切口之前去除该瓣。

长贴片 BER 的机制对于修复电离辐射造成的损伤特别有用。

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