ДНК-3-метиладенингликозилаза
Мип | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Псевдонимы | MPG , AAG, ADPG, APNG, CRA36.1, MDG, MID1, PIG11, PIG16, ANPG, N-метилпурин ДНК-гликозилаза | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Внешние идентификаторы | Омим : 156565 ; MGI : 97073 ; Гомологен : 1824 ; GeneCards : MPG ; OMA : MPG - ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Викидид | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ДНК-3-метиладенингликозилаза, также известная как 3-алкиладениновая ДНК-гликозилаза (AAG) или N-метилпуриновая гликозилаза (MPG), является ферментом , который у людей кодируется MPG геном . [ 5 ] [ 6 ]
Алкиладениновая ДНК -гликозилаза представляет собой специфический тип ДНК -гликозилазы . Эта подсемейство монофункциональных гликозилаз участвует в распознавании различных базовых поражений, включая алкилированные и деаминированные пурины, и инициируя их восстановление через базовый путь восстановления эксцизии . [ 7 ] На сегодняшний день человеческий AAG (HAAG) является единственной идентифицированной гликозилазой, которая удаляет пуриновые основы, поврежденные алкилированием, в клетках человека. [ 8 ]
Функция
[ редактировать ]Основы ДНК подвергаются большому количеству аномалий: спонтанное алкилирование или окислительное дезаминацию . Подсчитано, что 10 4 Мутации появляются в типичных клетках человека в день. Хотя это, по -видимому, незначительное количество, учитывая расширение ДНК ( 10 10 Нуклеотиды), эти мутации приводят к изменениям в структуре и кодирующем потенциале ДНК, влияя на процессы репликации и транскрипции .
3-метиладениновая ДНК гликозилазы способны инициировать восстановление базового удаления (BER) широкого спектра субстратных оснований, которые из-за их химической реакционной способности страдают неизбежными модификациями, что приводит к различным биологическим результатам. Механизмы репарации ДНК играют жизненно важную роль в поддержании геномной целостности клеток из разных организмов, в частности, 3-метиладениновые гликозилазы обнаружены у бактерий , дрожжей , растений , грызунов и людей . Следовательно, существуют различные подсемейства этого фермента, такие как человеческая алкиладенин-гликозилаза (HAAG), которые действуют на других поврежденных основаниях ДНК, кроме 3-MEA. [ 9 ]
ярлык | Алка | Маг | Маг1 | Адпг | ААГ | Агг | плесень | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
3- | + | + | + | + | + | + | + | + |
3 | + | + | + | + | + | + | ||
7-meat | - | + | + | + | + | + | + | + |
O2 | - | + | ||||||
O2-MEC | - | + | ||||||
7-й ног | + | + | ||||||
7-I. | + | + | ||||||
7-Этоксиг | + | |||||||
из | - | + | + | + | + | + | + | |
например | + | |||||||
8-oxog | + | + | ||||||
HX | - | + | + | + | + | + | + | |
А | + | + | ||||||
Глин | - | + | + | + | + | |||
Т | + | |||||||
В | + |
Алкилирование восстановления активности
[ редактировать ]В клетках, [ 10 ] AAG-это фермент , ответственный за распознавание и инициацию восстановления путем катализации гидролиза N-гликозидной связи для высвобождения пуриновых оснований, поврежденных в алкилировании. [ 11 ] В частности, HAAG способен эффективно идентифицировать и акцизный 3-метиладенин, 7-метиладенин, 7-метилгуанин , 1н-эеноаденин и гипоксантин . [ 12 ]
Деаминированная базовая активность
[ редактировать ]MPG может действовать на всех трех основаниях пуринового дезаминирования: гипоксантин, ксантин и оксанин. [ 13 ]
Оксанин (OXA)-это деаминированное основание, при котором N1-азот заменяется кислородом. В отличие от активности восстановления алкилирования, которая способна действовать только против пуриновых оснований, HAAG способен активать OXA [ 14 ] Из всех четырех OXA-содержащих двойные пары оснований, Cyt/OXA, THY/OXA, ADE/OXA и GUA/OXA, не показывающие особых предпочтений ни одной из оснований. Кроме того, HAAG способен удалять OXA из одноцепочечной окса-содержащей ДНК. Это происходит потому, что активность ODG HAAG не требует дополнительной пряди.
Структура
[ редактировать ]Алкиладениновая ДНК -гликозилаза представляет собой мономерный белок, соединенный 298 аминокислотами , с весом формулы 33 кДа. Его каноническая первичная структура состоит из следующей последовательности. Однако также были найдены другие функциональные изоформы.


Изоформа 2
[ редактировать ]Последовательность этой изоформы отличается от канонической последовательности следующим образом:
Аминоциды 1-12: MVTPALQMKKKPK → MPSSGA
Аминоциды 195-196: QL → HV
Изоформа 3
[ редактировать ]Последовательность этой изоформы отличается от канонической последовательности аналогично изоформе 2:
Аминоциды 1-12: MVTPALQMKKKPK → MPSSGA
Изоформа 4
[ редактировать ]Последовательность этой изоформы пропускает аминокислоты 1–17.
Он складывается в единый домен смешанной α/β -структуры, с семь α -спиралей и восемь β -цепей . Ядро белка состоит из изогнутого антипараллельного β -листа с выступающей β -шпилькой (β3β4), который вставляется в незначительную канавку связанной ДНК. Серия α -спиралей и соединительных петель образуют оставшуюся часть границы связывания ДНК. [ 15 ] У него не хватает мотива спиральны-спирали, связанного с другими базовыми белками эксцизионного репрессии, и, на самом деле, он не напоминает никакой другой модели в банке данных белка . [ 15 ]
Механизм
[ редактировать ]Распознавание субстрата
[ редактировать ]Алкиладениновая ДНК -гликозилаза является частью семейства ферментов , которые следуют за BER , действуя на определенные субстраты в соответствии с этапами BER.
Процесс распознавания поврежденных оснований включает начальное неспецифическое связывание с последующей диффузией вдоль ДНК. Сформировал комплекс AAG-ДНК, избыточный процесс поиска происходит из-за длительного срока службы этого комплекса, в то время как HAAG поиск многих соседних мест в молекуле ДНК в одном связывании. Это дает широкую возможность распознавать и акцизные поражения, которые минимально нарушают структуру ДНК. [ 16 ]
Из -за своей широкой специфики HAAG выполняет выбор субстрата посредством комбинации фильтров селективности. [ 17 ]
- Первый фильтр селективности возникает на стадии переворачивания нуклеотидов непригодных пар оснований, которые представляют поражения.
- HAAG Второй фильтр селективности состоит из каталитического механизма, который гарантирует, что только пуриновые основания иссекаются, даже если меньшие пиримидины могут соответствовать активному участку . Активный карман сайта, который он предназначен для размещения структурно разнообразного набора модифицированных пуринов, чтобы было бы трудно стерически исключить более мелкие основы пиримидина из связывания. Однако благодаря различной форме и химическим свойствам связанного пиримидина и пуринового субстрата, катализируемый кислотой реагирует только с пиримидином, предотвращая его связывание с HAAG. [ 10 ]
- Третий фильтр селективности состоят из неблагоприятных стерических столкновений, которые позволяют предпочтительно распознавать пуриновые поражения, отсутствующие экзоциклические аминогруппы гуанина и аденина.
Схематическая диаграмма контактов Haag-DNA
Нуклеотидное переворот и фиксация
[ редактировать ]Его структура содержит антипараллельный β -лист с выступающей β -шпилькой (β3β4), который вставляется в незначительную канавку связанной ДНК. Эта группа уникальна для клеток человека и вытесняет выбранные нуклеотид, нацеленные на базовое удаление путем его переворачивания. Нуклеотид закрепляется в карман, связывающий фермент, где находится активное сайт, и фиксируется аминокислотами ARG182, Glu125 и Ser262. Также другие связи образуются для граничащих нуклеотидов для стабилизации структуры.
Канавка в двойной спирали ДНК, оставленной перевернутым абазическим нуклеотидом, заполнена боковой цепью аминокислотной Tyr162, не делая определенных контактов с окружающими основаниями.

Нуклеотид высвобождение
[ редактировать ]Активированная близлежащими аминокидами, молекула воды атакует N-гликозидную границу, высвобождающую алкилированное основание с помощью механизма смещения задней части.
Расположение
[ редактировать ]Алкиладениновая гликозилаза человека локализуется в митохондриях , ядре и цитоплазме клеток человека. [ 18 ] Некоторые функционально эквивалентные ферменты были обнаружены у других видов, которые имеют значительно различные структуры, такие как ДНК-3-метиладенингликозилаза в E. coli. [ 15 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Согласно механизму, используемому человеческой алкиладениновой гликозилазой, дефект в путях репарации ДНК приводит к предрасположенности к раку . HAAG следует за шагами BER, так что это означает, что неправильная роль генов BER может способствовать развитию рака. Конкретно, плохая активность HAAG может быть связана с риском рака у носителей мутаций BRCA1 и BRCA2 . [ 19 ]
Старение
[ редактировать ]Как отмечалось выше, ДНК-3-метиладениновая гликозилаза (также называемая 3-аллядененовой ДНК-гликозилазой или AAG), способна идентифицировать и акцизировать различные алкилирование, поврежденные пуриновыми основаниями. Такие ущерба для пуриновых оснований происходят спонтанно в ДНК. Двойные мутанты мышей с дефицитом как для AAG, так и для другого фермента, который специфически ремонтирует ущерб O6MEG ( O-6-метилгуанин-ДНК-метилтрансфераза ) имел более короткий срок службы и стал быстрее, чем мыши дикого типа. [ 20 ] Эти результаты показывают, что поврежденные пуриновые основания способствуют процессу старения, что согласуется с теорией повреждения ДНК .
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в GRCH38: Ensembl Release 89: ENSG00000103152 - ENSEMBL , май 2017 г.
- ^ Jump up to: а беременный в GRCM38: Ensembl Release 89: Ensmusg00000020287 - Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Человеческая PubMed ссылка:» . Национальный центр информации о биотехнологии, Национальная медицина США .
- ^ «Мышь Pubmed ссылка:» . Национальный центр информации о биотехнологии, Национальная медицина США .
- ^ Чакраварти Д., Ибеану Г.К., Тано К., Митра С (август 1991). «Клонирование и экспрессия в Escherichia coli человеческой кДНК, кодирующей белок, репаративная ДНК, N-метилпурин-ДНК-гликозилаза» . Журнал биологической химии . 266 (24): 15710–5. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 98467-x . PMID 1874728 .
- ^ «Ген Entrez: MPG N-метилпурин-ДНК-гликозилаза» .
- ^ Хедлин М., О'Брайен П.Дж. (2008). «Человеческая алкиладениновая ДНК -гликозилаза использует процессный поиск повреждения ДНК» . Биохимия . 47 (44): 11434–45. doi : 10.1021/bi801046y . PMC 2702167 . PMID 18839966 .
- ^ Abner CW, Lau AY, Ellenberger T, Bloom LB (апрель 2001 г.). «Базовая эксцизионная и ДНК -связывающая активность алкиладениновой гликозилазы человека чувствительна к основанию, в сочетанию с поражением» . Журнал биологической химии . 276 (16): 13379–87. doi : 10.1074/jbc.m010641200 . PMID 11278716 .
- ^ Wyatt MD, Allan JM, Lau AY, Ellenberger TE, Samson LD (август 1999 г.). «3-метиладениновая ДНК-гликозилазы: структура, функция и биологическая важность». Биологии . 21 (8): 668–676. doi : 10.1002/(SICI) 1521-1878 (199908) 21: 8 <668 :: AID-bies6> 3.0.co; 2-D . PMID 10440863 . S2CID 29109365 .
- ^ Jump up to: а беременный О'Брайен П.Дж., Элленбергер Т (октябрь 2003 г.). «Алкиладенин-гликозилаза человека гликозилазы человека использует кислотный катализ для селективного удаления поврежденных пуринов». Биохимия . 42 (42): 12418–29. doi : 10.1021/bi035177v . PMID 14567703 .
- ^ Admiraal SJ, O'Brien PJ (октябрь 2010 г.). «Образование N-гликозил-связи, катализируемое алкиладениновой ДНК-гликозилазой человека» . Биохимия . 49 (42): 9024–6. doi : 10.1021/bi101380d . PMC 2975558 . PMID 20873830 .
- ^ Холлис Т., Лау А., Элленбергер Т (август 2000 г.). «Структурные исследования алкиладениновой гликозилазы человека и 3-метиладениновой гликозилазы E. coli». Мутационные исследования . 460 (3–4): 201–10. doi : 10.1016/s0921-8777 (00) 00027-6 . PMID 10946229 .
- ^ Хичкок, Томас М.; Донг, Лян; Коннор, Эллен Э.; Мейра, Лизиан Б.; Самсон, Леона Д.; Уайетт, Майкл Д.; Cao, Weiguo (2004). «Активность оксанин -гликозилазы из алкиладениновой гликозилазы млекопитающих» . Журнал биологической химии . 279 (37): 38177–38183. doi : 10.1074/jbc.m405882200 . ISSN 0021-9258 . PMID 15247209 .
- ^ Хичкок Т.М., Донг Л., Коннор Е.Е., Мейра Л.Б., Самсон Л.Д., Уайетт М.Д., Као В. (сентябрь 2004). «Активность оксанин -гликозилазы из алкиладениновой гликозилазы млекопитающих» . Журнал биологической химии . 279 (37): 38177–83. doi : 10.1074/jbc.m405882200 . PMID 15247209 .
- ^ Jump up to: а беременный в Лау Ай, Шерр ОД, Самсон Л., Вердин Г.Л., Элленбергер Т (октябрь 1998). «Кристаллическая структура человеческого фермента репарации алкилбазы-ДНК, комплексного с ДНК: механизмы для переворачивания нуклеотидов и удаления основания» . Клетка . 95 (2): 249–58. doi : 10.1016/s0092-8674 (00) 81755-9 . PMID 9790531 . S2CID 14125483 .
- ^ Чжан, Яру (2014). Специфичность и поиск механизма алкиладениновой ДНК -гликозилазы (тезис). HDL : 2027.42/110472 .
- ^ Хедлин М., О'Брайен П.Дж. (2008). «Человеческая алкиладениновая ДНК -гликозилаза использует процессный поиск повреждения ДНК» . Биохимия . 47 (44): 11434–11445. doi : 10.1021/bi801046y . PMC 2702167 . PMID 18839966 .
- ^ Ван Лоон Б., Самсон Л.Д. (март 2013 г.). «Алкиладениновая ДНК-гликозилаза (AAG) локализуется в митохондриях и взаимодействует с митохондриальным одноцепочечным связывающим белком (MTSSB)» (PDF) . Репарация ДНК . 12 (3): 177–87. doi : 10.1016/j.dnarep.2012.11.009 . HDL : 1721.1/99514 . PMC 3998512 . PMID 23290262 .
- ^ Осорио А., Милн Р.Л., Кученбакер К., Ваклова Т., Пита Г., Алонсо Р. и др. (Апрель 2014). «Гликозилазы ДНК, участвующие в восстановлении базового удаления, могут быть связаны с риском рака у носителей мутации BRCA1 и BRCA2» . PLOS Genetics . 10 (4): E1004256. doi : 10.1371/journal.pgen.1004256 . PMC 3974638 . PMID 24698998 .
- ^ Meira LB, Calvo JA, Shah D, Klapacz J, Moroski-erkul CA, Bronson RT, Samson LD (сентябрь 2014 г.). «Ремонт эндогенных поражений основания ДНК модулирует продолжительность жизни у мышей» . Репарация ДНК . 21 : 78–86. doi : 10.1016/j.dnarep.2014.05.012 . PMC 4125484 . PMID 24994062 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Холлис Т., Лау А., Элленбергер Т (август 2000 г.). «Структурные исследования алкиладениновой гликозилазы человека и 3-метиладениновой гликозилазы E. coli». Мутационные исследования . 460 (3–4): 201–10. doi : 10.1016/s0921-8777 (00) 00027-6 . PMID 10946229 .
- O'Connor TR, Laval J (май 1991). «Человеческая кДНК, экспрессирующая функциональную ДНК-гликозилазу, выделяющую 3-метиладенин и 7-метилгуанин». Биохимическая и биофизическая исследовательская коммуникация . 176 (3): 1170–7. doi : 10.1016/0006-291x (91) 90408-y . PMID 1645538 .
- Samson L, Derfler B, Boosalis M, Call K (октябрь 1991 г.). «Клонирование и характеристика 3-метиладениновой ДНК-гликозилазной кДНК из клеток человека, чей ген отображает хромосому 16» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (20): 9127–31. Bibcode : 1991pnas ... 88,9127S . doi : 10.1073/pnas.88.20.9127 . PMC 52665 . PMID 1924375 .
- Kielman MF, Smits R, Devi TS, Fodde R, Bernini LF (1993). «Гомология региона 130 т.п.н., охватывающей ген-кластер альфа-глобина, область контроля альфа-локуса и два гена неглобина у человека и мыши». Геном млекопитающих . 4 (6): 314–23. doi : 10.1007/bf00357090 . PMID 8318735 . S2CID 24711956 .
- Vickers MA, Vyas P, Harris PC, Simmons DL, Higgs DR (апрель 1993 г.). «Структура гена 3-метиладенина-гликозилазы человека и локализации вблизи теломер 16p вблизи 16p теломер» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 90 (8): 3437–41. Bibcode : 1993pnas ... 90.3437V . doi : 10.1073/pnas.90.8.3437 . PMC 46315 . PMID 8475094 .
- Лау Ай, Шерр ОД, Самсон Л., Вердин Г.Л., Элленбергер Т (октябрь 1998). «Кристаллическая структура человеческого фермента репарации алкилбазы-ДНК, комплексного с ДНК: механизмы для переворачивания нуклеотидов и удаления основания» . Клетка . 95 (2): 249–58. doi : 10.1016/s0092-8674 (00) 81755-9 . PMID 9790531 . S2CID 14125483 .
- Миао Ф., Бузиан М., Дамманн Р., Масутани С., Ханаока Ф., Пфайфер Г., О'Коннор Т.Р. (сентябрь 2000). «3-метиладенин-ДНК-гликозилаза (белок MPG) взаимодействует с белками RAD23 человека» . Журнал биологической химии . 275 (37): 28433–8. doi : 10.1074/jbc.m001064200 . PMID 10854423 .
- Лау Ай, Уайетт М.Д., Гласснер Б.Дж., Самсон Л.Д., Элленбергер Т (декабрь 2000 г.). «Молекулярная основа для различения нормальных и поврежденных оснований человеческой алкиладенингликозилазой, AAG» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (25): 13573–8. Bibcode : 2000pnas ... 9713573L . doi : 10.1073/pnas.97.25.13573 . PMC 17617 . PMID 11106395 .
- Дэниелс Р.Дж., Педен Дж. Ф., Ллойд С., Хорсли С.В., Кларк К., Туфарелли С., Кирни Л., Бакл В.Дж., Доггетт Н.А., Флинт Дж., Хиггс Д.Р. (февраль 2001 г.). «Последовательность, структура и патология полностью аннотированной терминала 2 МБ короткой руки человеческой хромосомы 16» . Молекулярная генетика человека . 10 (4): 339–52. doi : 10.1093/hmg/10.4.339 . PMID 11157797 .
- Ким Н.К., Ан Х.Дж., Ким Х.Дж., Сон Т.Дж., Рой Р., Ох Д., Ан Дж.Ю., Хван Т.С., Ча К.Ю. (2002). «Измененная экспрессия белка репарации ДНК, N-метилпурин-ДНК-гликозилаза (MPG) в гонадах человека». Противоопухолевые исследования . 22 (2А): 793–8. PMID 12014652 .
- Vallur AC, Feller JA, Abner CW, Tran RK, Bloom LB (август 2002 г.). «Влияние водородной связи внутри поврежденной пары оснований на активность дикого типа и ДНК-интеркалирующего мутанта человеческой алкиладениновой ДНК-гликозилазы» . Журнал биологической химии . 277 (35): 31673–8. doi : 10.1074/jbc.m204475200 . PMID 12077143 .
- Ким Н.К., Ан Дж.Ю., Сонг Дж., Ким Дж.К., Хан Дж. Х., А.Дж., Чунг Х.М., Джу Дж.Ю., Чой Джу, Ли К.С., Рой Р., Ох Д. (2003). «Экспрессия фермента репарации ДНК, N-метилпурин-ДНК-гликозилаза (MPG) в астроцитарных опухолях». Противоопухолевые исследования . 23 (2b): 1417–23. PMID 12820404 .
- Ватанабе С., Ичимура Т., Фудзита Н., Цурузое С., Оки И., Ширакава М., Кавасуджи М., Накао М (октябрь 2003 г.). «Метилированный ДНК-связывающий домен 1 и метилпурин-ДНК-гликозилаза транскрипционная репрессия и репрессия ДНК в хроматине» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (22): 12859–64. Bibcode : 2003pnas..10012859W . doi : 10.1073/pnas.2131819100 . PMC 240709 . PMID 14555760 .
- О'Брайен П.Дж., Элленбергер Т (октябрь 2003 г.). «Алкиладенин-гликозилаза человека гликозилазы человека использует кислотный катализ для селективного удаления поврежденных пуринов». Биохимия . 42 (42): 12418–29. doi : 10.1021/bi035177v . PMID 14567703 .
- О'Брайен П.Дж., Элленбергер Т (март 2004 г.). «Расширение широкой субстратной специфичности 3-метиладенино-ДНК-гликозилазы человека» . Журнал биологической химии . 279 (11): 9750–7. doi : 10.1074/jbc.m312232200 . PMID 14688248 .
- Likhite VS, Cass EI, Anderson SD, Yates JR, Nardulli AM (апрель 2004 г.). «Взаимодействие альфа рецептора эстрогена с 3-метиладениновой ДНК-гликозилазой модулирует транскрипцию и репарацию ДНК» . Журнал биологической химии . 279 (16): 16875–82. doi : 10.1074/jbc.m313155200 . PMID 14761960 .
- Хичкок Т.М., Донг Л., Коннор Е.Е., Мейра Л.Б., Самсон Л.Д., Уайетт М.Д., Као В. (сентябрь 2004). «Активность оксанин -гликозилазы из алкиладениновой гликозилазы млекопитающих» . Журнал биологической химии . 279 (37): 38177–83. doi : 10.1074/jbc.m405882200 . PMID 15247209 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- ДНК-3-метиладенин+гликозилаза+II в Национальной библиотеке Медицинской библиотеки США ( Mesh)