7.2:

7.2: Эксцизионная репарация основания

JoVE Core
Molecular Biology

This content is Free Access.

JoVE Core Molecular Biology

Base Excision Repair

Previous Video

7.1: Overview of DNA Repair

Next Video

7.3: Long-patch Base Excision Repair

21,715 Views

•

01:54 min

•

November 23, 2020

Одним из распространенных повреждений ДНК является химическое изменение отдельных оснований путем алкилирования, окисления или дезаминирования. Измененные основания вызывают неправильное спаривание и разрыв цепи во время репликации. Этот тип повреждения вызывает минимальные изменения в структуре двойной спирали ДНК и может быть репарирован путями эксцизионной репарации оснований (BER). BER корректирует поврежденные последовательности ДНК, удаляя поврежденное основание и восстанавливая исходную последовательность оснований, используя комплементарную цепь в качестве матрицы.

Первым шагом BER является распознавание повреждения ДНК, которое осуществляется ДНК-гликозилазами. В зависимости от типа основания, специфическая гликозилаза разрывает N-гликозидную связь между нуклеотидным основание и рибозой, оставляя фосфатный остов ДНК нетронутым, но создавая апуриновый или апиримидиновый (AП) сайт. Бифункциональные гликозилазы разрезают фосфодиэфирную цепь, в результате чего образуется 5’ или 3’ фосфат. Монофункциональные гликозилазы не обладают этим свойством и должны зависеть от АП-эндонуклеазы для расщепления связи между сахаром и фосфатом, 5’ от АП-сайта, образуя 3’-OH и 5’-дезоксирибофосфат. Основываясь на соответствующем уотсон-криковском спаривании ДНК-полимераза вставляет правильное основание и использует активность АП-лиазы, связанной с ней, для удаления фосфата дезоксирибозы. Ник в остове сшивается ДНК-лигазой. Как ДНК-лигаза III, так и ДНК-полимераза используют белок XRCC1 в качестве каркаса для связывания участка репарации.

Мутации в белках путей BER могут приводить к различным типам рака. Например, мутация гликозилазы человека OGG1 связана с повышенным риском развития рака легких и поджелудочной железы.

Transcript

Наиболее распространенный способ восстановления поврежденной ДНК отрезать поврежденную чсть, перекопировать неповрежденную комплементарную цепочку, и перевязать или заклеить срез. Эта общая схема вырезки, копирования и вставки присутствует во всех типах иссечения. Репарация оснований путём иссечения, или BER, устраняет небольшие повреждения основания вызванные дезаминированием, окислением или алкилированием, которые происходят спонтанно или являются следствием влияния токсинов окружающей среды.

В BER, группа, состоящая из примерно 11 различных ферментов называемых ДНК гликозилазы распознают различные измененные основания и катализировать их устранение. Модифицированные основания составляют пары слабых оснований, которые обнаруживаются гликозилазами. После встречи с такой парой слабых оснований, ДНК-гликозилаза раздвигает соседние пары оснований и переворачивает измененное основание.

Этот переворот позволяет ферменту взаимодействовать со всеми гранями основания, чтобы точно его идентифицировать. После распознавания, ДНК-гликозилаза разрывает связь между модифицированным ДНК основание и дезоксирибозой, высвобождая свободное основания и оставляя зазор в геликсе ДНК. Этот зазор распознаётся энзимом, который называется АП-эндонуклеазой, или АПЭ, который, вместе с другим энзимом фосфодиэстеразой, разрезает основу фосфодиэфира внутри полинуклеотидной цепи.

Отсутствующее основание в геликсе ДНК заполняется бета-полимеразой ДНК, которая копирует нужное основание из комплементарной цепочки в этой позиции. Далее, фермент под названием ДНК-лигаза запечатывает оставшийся разрез, чтобы держать в целости и сохранности отремонтированную молекулу ДНК.