Back to chapter

7.2:

Base Excision Repair

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Base Excision Repair

Languages

Share

Il modo più comune per riparare il DNA danneggiato è tagliare la parte danneggiata, ricopiare il filamento complementare non danneggiato, ligare o risigillare 00:00 00:11.980 00-13.030 il difetto. Questo schema generale di taglio, copia e incolla segue in tutti i tipi di meccanismo di escissione. La riparazione di escissione di base, o BER, corregge piccoli danni di base causati da deaminazione, ossidazione, o alchilazione che si verificano spontaneamente o sono causati da tossine ambientali.Nel BER, un gruppo di circa 11 enzimi differenti chiamati glicosilasi di DNA riconoscono basi alterate differenti e catalizzano la loro rimozione. Le basi modificate rendono deboli coppie di basi che sono poi rilevate dalle glicosilasi. Incontrando una coppia di basi così debole, la glicosilasi del DNA le separa dalle coppie di basi vicine e capovolge la base modificata.Questo rovesciamento, permette all’enzima di interagire con tutte le sfaccettature della base e di identificarla con precisione. Al momento del riconoscimento, la glicosilasi del DNA, scinde il legame tra la base del DNA modificato e il deossiribosio, rilasciando la base libera e lasciando un vuoto nell’elica del DNA. Questo gap è riconosciuto da un enzima chiamato endonucleasi AP, o APE, che, insieme ad un altro enzima chiamato fosfodiesterasi, taglia la struttura del fosfodiestere all’interno della catena polinucleotidica.La base mancante nell’elica del DNA è riempita dalla DNA polimerasi beta, che copia la base corretta dal filamento complementare in quella posizione. Successivamente, un enzima chiamato DNA ligasi sigilla il gap rimanente al fine di ottenere una molecola di DNA riparata intatta.

7.2:

Base Excision Repair

One of the common DNA damages is the chemical alteration of single bases by alkylation, oxidation, or deamination. The altered bases cause mispairing and strand breakage during replication. This type of damage causes minimal change to the DNA double helix structure and can be repaired by the base excision repair (BER) pathways. BER corrects damaged DNA sequences by removing the damaged base and restoring the original base sequence using the complementary strand as a template.

The first step of BER is the recognition of DNA damage, which is done by DNA glycosylases. Depending on the type of base, a specific glycosylase cuts the N-glycosidic bond between the nucleotide base and ribose, leaving the phosphate backbone of the DNA intact but creating an apurinic or apyrimidinic (AP) site. Bifunctional glycosylases make an incision in the phosphodiester chain, resulting in the formation of a 5’ or 3’ phosphate. Monofunctional glycosylases do not exhibit this property and have to depend on an AP Endonuclease to cleave the sugar-phosphate link, 5’ to the abasic site, producing a 3’OH and a 5’ deoxyribophosphate. Based on the corresponding W-C pairing, DNA polymerase inserts the correct base and uses its associated AP-lyase activity to remove the deoxyribose phosphate. The nick in the backbone is sealed by DNA ligase. Both DNA ligase III and DNA polymerase use the protein XRCC1 as a scaffold to bind the site of repair.

Mutations in the proteins of the BER pathways can lead to various types of cancer. For example, a mutation in the human glycosylase OGG1 is associated with an increased risk for lung and pancreatic cancers.

Suggested Reading

  1. Krokan, Hans E., and Magnar Bjørås. "Base excision repair." Cold Spring Harbor perspectives in biology 5, no. 4 (2013): a012583.
  2. Lindahl, Tomas, Peter Karran, and Richard D. Wood. "DNA excision repair pathways." Current opinion in genetics & development 7, no. 2 (1997): 158-169.