Back to chapter

7.2:

Эксцизионная рСпарация основания

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

Languages

Share

НаиболСС распространСнный способ восстановлСния ΠΏΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ Π”ΠΠš ΠΎΡ‚Ρ€Π΅Π·Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅Π½Π½ΡƒΡŽ Ρ‡ΡΡ‚ΡŒ, ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π΅ΠΏΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅Π½Π½ΡƒΡŽ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ»Π΅ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€Π½ΡƒΡŽ Ρ†Π΅ΠΏΠΎΡ‡ΠΊΡƒ, ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π²ΡΠ·Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ»ΠΈ Π·Π°ΠΊΠ»Π΅ΠΈΡ‚ΡŒ срСз. Π­Ρ‚Π° общая схСма Π²Ρ‹Ρ€Π΅Π·ΠΊΠΈ, копирования ΠΈ вставки присутствуСт Π²ΠΎ всСх Ρ‚ΠΈΠΏΠ°Ρ… иссСчСния. РСпарация оснований ΠΏΡƒΡ‚Ρ‘ΠΌ иссСчСния, ΠΈΠ»ΠΈ BER, устраняСт нСбольшиС поврСТдСния основания Π²Ρ‹Π·Π²Π°Π½Π½Ρ‹Π΅ Π΄Π΅Π·Π°ΠΌΠΈΠ½ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ, окислСниСм ΠΈΠ»ΠΈ Π°Π»ΠΊΠΈΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ происходят спонтанно ΠΈΠ»ΠΈ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ слСдствиСм влияния токсинов ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠΆΠ°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉ срСды.Π’ BER, Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏΠ°, состоящая ΠΈΠ· ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π½ΠΎ 11 Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠ² Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΡ‹Ρ… Π”ΠΠš Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Ρ‹ Ρ€Π°ΡΠΏΠΎΠ·Π½Π°ΡŽΡ‚ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ основания ΠΈ ΠΊΠ°Ρ‚Π°Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΡ… устранСниС. ΠœΠΎΠ΄ΠΈΡ„ΠΈΡ†ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π½Ρ‹Π΅ основания ΡΠΎΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ ΠΏΠ°Ρ€Ρ‹ слабых оснований, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΎΠ±Π½Π°Ρ€ΡƒΠΆΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Π°ΠΌΠΈ. ПослС встрСчи с Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΉ ΠΏΠ°Ρ€ΠΎΠΉ слабых оснований, Π”ΠΠš-Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Π° Ρ€Π°Π·Π΄Π²ΠΈΠ³Π°Π΅Ρ‚ сосСдниС ΠΏΠ°Ρ€Ρ‹ оснований ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π²ΠΎΡ€Π°Ρ‡ΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ основаниС.Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π²ΠΎΡ€ΠΎΡ‚ позволяСт Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρƒ Π²Π·Π°ΠΈΠΌΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ со всСми гранями основания, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎ Π΅Π³ΠΎ ΠΈΠ΄Π΅Π½Ρ‚ΠΈΡ„ΠΈΡ†ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ. ПослС распознавания, Π”ΠΠš-Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Π° Ρ€Π°Π·Ρ€Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ связь ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΌΠΎΠ΄ΠΈΡ„ΠΈΡ†ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π½Ρ‹ΠΌ Π”ΠΠš основаниС ΠΈ дСзоксирибозой, высвобоТдая свободноС основания ΠΈ оставляя Π·Π°Π·ΠΎΡ€ Π² гСликсС Π”ΠΠš. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ Π·Π°Π·ΠΎΡ€ распознаётся энзимом, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ называСтся АП-эндонуклСазой, ΠΈΠ»ΠΈ АПЭ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ, вмСстС с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌ энзимом фосфодиэстСразой, Ρ€Π°Π·Ρ€Π΅Π·Π°Π΅Ρ‚ основу фосфодиэфира Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ»ΠΈΠ½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄Π½ΠΎΠΉ Ρ†Π΅ΠΏΠΈ.ΠžΡ‚ΡΡƒΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π΅ основаниС Π² гСликсС Π”ΠΠš заполняСтся Π±Π΅Ρ‚Π°-ΠΏΠΎΠ»ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°Π·ΠΎΠΉ Π”ΠΠš, которая ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎΠ΅ основаниС ΠΈΠ· ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ»Π΅ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€Π½ΠΎΠΉ Ρ†Π΅ΠΏΠΎΡ‡ΠΊΠΈ Π² этой ΠΏΠΎΠ·ΠΈΡ†ΠΈΠΈ. Π”Π°Π»Π΅Π΅, Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ ΠΏΠΎΠ΄ Π½Π°Π·Π²Π°Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Π”ΠΠš-Π»ΠΈΠ³Π°Π·Π° Π·Π°ΠΏΠ΅Ρ‡Π°Ρ‚Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ ΠΎΡΡ‚Π°Π²ΡˆΠΈΠΉΡΡ Ρ€Π°Π·Ρ€Π΅Π·, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ Π² цСлости ΠΈ сохранности ΠΎΡ‚Ρ€Π΅ΠΌΠΎΠ½Ρ‚ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π½ΡƒΡŽ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρƒ Π”ΠΠš.

7.2:

Эксцизионная рСпарация основания

Одним ΠΈΠ· распространСнных ΠΏΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅Π½ΠΈΠΉ Π”ΠΠš являСтся химичСскоС ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΡ‚Π΄Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… оснований ΠΏΡƒΡ‚Π΅ΠΌ алкилирования, окислСния ΠΈΠ»ΠΈ дСзаминирования. Π˜Π·ΠΌΠ΅Π½Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ основания Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ Π½Π΅ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ спариваниС ΠΈ Ρ€Π°Π·Ρ€Ρ‹Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ Π²ΠΎ врСмя Ρ€Π΅ΠΏΠ»ΠΈΠΊΠ°Ρ†ΠΈΠΈ. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ Ρ‚ΠΈΠΏ поврСТдСния Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ ΠΌΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ измСнСния Π² структурС Π΄Π²ΠΎΠΉΠ½ΠΎΠΉ спирали Π”ΠΠš ΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Ρ€Π΅ΠΏΠ°Ρ€ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ путями эксцизионной Ρ€Π΅ΠΏΠ°Ρ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ оснований (BER). BER ΠΊΠΎΡ€Ρ€Π΅ΠΊΡ‚ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ ΠΏΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ Π”ΠΠš, удаляя ΠΏΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΆΠ΄Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ основаниС ΠΈ восстанавливая ΠΈΡΡ…ΠΎΠ΄Π½ΡƒΡŽ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ оснований, ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ»Π΅ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€Π½ΡƒΡŽ Ρ†Π΅ΠΏΡŒ Π² качСствС ΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΡ†Ρ‹.

ΠŸΠ΅Ρ€Π²Ρ‹ΠΌ шагом BER являСтся распознаваниС поврСТдСния Π”ΠΠš, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ осущСствляСтся Π”ΠΠš-Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Π°ΠΌΠΈ. Π’ зависимости ΠΎΡ‚ Ρ‚ΠΈΠΏΠ° основания, спСцифичСская Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Π° Ρ€Π°Π·Ρ€Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ N-Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ΄Π½ΡƒΡŽ связь ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΡƒΠΊΠ»Π΅ΠΎΡ‚ΠΈΠ΄Π½Ρ‹ΠΌ основаниС ΠΈ Ρ€ΠΈΠ±ΠΎΠ·ΠΎΠΉ, оставляя фосфатный остов Π”ΠΠš Π½Π΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠ½ΡƒΡ‚Ρ‹ΠΌ, Π½ΠΎ создавая Π°ΠΏΡƒΡ€ΠΈΠ½ΠΎΠ²Ρ‹ΠΉ ΠΈΠ»ΠΈ Π°ΠΏΠΈΡ€ΠΈΠΌΠΈΠ΄ΠΈΠ½ΠΎΠ²Ρ‹ΠΉ (AП) сайт. Π‘ΠΈΡ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Ρ‹ Ρ€Π°Π·Ρ€Π΅Π·Π°ΡŽΡ‚ Ρ„ΠΎΡΡ„ΠΎΠ΄ΠΈΡΡ„ΠΈΡ€Π½ΡƒΡŽ Ρ†Π΅ΠΏΡŒ, Π² Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π΅ Ρ‡Π΅Π³ΠΎ образуСтся 5’ ΠΈΠ»ΠΈ 3’ фосфат. ΠœΠΎΠ½ΠΎΡ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Ρ‹ Π½Π΅ ΠΎΠ±Π»Π°Π΄Π°ΡŽΡ‚ этим свойством ΠΈ Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Ρ‹ Π·Π°Π²ΠΈΡΠ΅Ρ‚ΡŒ ΠΎΡ‚ АП-эндонуклСазы для расщСплСния связи ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ сахаром ΠΈ фосфатом, 5’ ΠΎΡ‚ АП-сайта, образуя 3’-OH ΠΈ 5’-дСзоксирибофосфат. ΠžΡΠ½ΠΎΠ²Ρ‹Π²Π°ΡΡΡŒ Π½Π° ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ уотсон-криковском спаривании Π”ΠΠš-ΠΏΠΎΠ»ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°Π·Π° вставляСт ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ основаниС ΠΈ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ АП-Π»ΠΈΠ°Π·Ρ‹, связанной с Π½Π΅ΠΉ, для удалСния фосфата дСзоксирибозы. Ник Π² остовС ΡΡˆΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ΡΡ Π”ΠΠš-Π»ΠΈΠ³Π°Π·ΠΎΠΉ. Как Π”ΠΠš-Π»ΠΈΠ³Π°Π·Π° III, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ Π”ΠΠš-ΠΏΠΎΠ»ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°Π·Π° ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ Π±Π΅Π»ΠΎΠΊ XRCC1 Π² качСствС каркаса для связывания участка Ρ€Π΅ΠΏΠ°Ρ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ.

ΠœΡƒΡ‚Π°Ρ†ΠΈΠΈ Π² Π±Π΅Π»ΠΊΠ°Ρ… ΠΏΡƒΡ‚Π΅ΠΉ BER ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹ΠΌ Ρ‚ΠΈΠΏΠ°ΠΌ Ρ€Π°ΠΊΠ°. НапримСр, мутация Π³Π»ΠΈΠΊΠΎΠ·ΠΈΠ»Π°Π·Ρ‹ Ρ‡Π΅Π»ΠΎΠ²Π΅ΠΊΠ° OGG1 связана с ΠΏΠΎΠ²Ρ‹ΡˆΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ риском развития Ρ€Π°ΠΊΠ° Π»Π΅Π³ΠΊΠΈΡ… ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄ΠΆΠ΅Π»ΡƒΠ΄ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠΉ ΠΆΠ΅Π»Π΅Π·Ρ‹.

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.