Ада Правило

При восстановлении ДНК представляет регулон ADA собой набор генов которых , экспрессия необходима для адаптивного ответа (также известного как «реакция ADA», отсюда и название), который запускается в прокариотических клетках путем воздействия сублетальных доз алкилирующих агентов . Это позволяет клеткам переносить эффекты таких агентов, которые в противном случае являются токсичными и мутагенными.

Ответ ADA включает экспрессию четырех генов: ADA, ALKA, ALKB и AIDB . Продукт гена ADA , белка ADA, является активатором транскрипции всех четырех генов. Основы ДНК, поврежденные алкилированием, удаляются различными стратегиями.

Алкилирующие агенты

Алкилирующие агенты из группы мутагенов и канцерогенов, которые модифицируют ДНК путем алкилирования . Алкил -основанные поражения могут остановить репликацию, прерывание транскрипции или сигнализировать об активации контрольных точек клеточного цикла или апоптоза . У млекопитающих они могут участвовать в канцерогенезе , нейродегенеративном заболевании и старении. Алкилирующие агенты могут вводить метил или этильные группы во всех доступных атомах азота и кислорода в основаниях ДНК, обеспечивая ряд поражений.

Большинство доказательств указывают на то, что среди 11 идентифицированных базовых модификаций два, 3-метиладенин (3MEA) и O ⁶-метилгуанин (о ⁶-Мег), в основном ответственны за биологические эффекты алкилирования агентов. ^{[ 1 ]}

Роли ADA генов, регулируемых

Белок ADA состоит из двух основных доменов, C-концевого домена и N-концевого, связанного с помощью петлевой области, восприимчивой к протеолитическому расщеплению. Эти области могут функционировать независимо. ADACTD передает метильные аддукты из O ⁶-Мег и о ⁴-Ме на его остаток Cys-321, тогда как Adantd деметилитает метилфосфотристы метилами переноса на его остаток Cys-38. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Алкальный , ген кодирует гликозилазу которая ремонтирует различные поражения, включая N-7-метилгуанин и N-3-метилпурины и O ²-метилримидины. ^{[ 2 ]} Алько-белок удаляет поврежденное основание из основного фосфата сахара, расщепляя гликозиловую связь, прикрепляющую основание к сахару, производя абазовый участок. Дальнейшая обработка абазического сайта AP Endonucleases, Polymerase I и Ligase затем завершает восстановление. ^{[ 5 ]}

ALKB , один из белков адаптивного ответа Escherichia Coli , использует зависимый механизм α-кетоглутарата/Fe (II), который при химическом окислении удаляет различные алкил-поражения из ДНК, обеспечивая тем самым защиту генома от алкилирования. ^{[ 6 ]}

агентов . Предполагается, что белок AIDB примет участие в деградации эндогенных алкилирующих ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Это показывает некоторую гомологию для ацил-КоА-оксидазы и тем, которые содержат флавины . ^{[ 7 ]} Недавние наблюдения предполагают, что AIDB может связываться с двумя цепной ДНК и принять участие в его сделках. ^{[ 8 ]} Однако для определения точной функции AIDB необходимы дальнейшие исследования.

Регулирование транскрипции

Ответ ADA включает экспрессию четырех генов: ADA , ALKA , ALKB и AIDB . Продукт гена ADA , белок ADA является активатором транскрипции всех четырех генов.

ADA имеет два активных метиловых акцепторных остатков цистеина , которые необходимы для деметилирования ДНК. Оба сайта могут стать метилированными, когда белок ADA передает метильную группу от соответствующих поражений ДНК на себя. Эта реакция необратима, и метилированная ADA (ME-ADA) может действовать как активатор транскрипции.

Белок ADA активирует транскрипцию регулона ADA двумя разными способами. В случае оперона ADA - ALKB и промотора AIDB N-концевой домен (ADANTD) участвует в связывании ДНК и взаимодействует с единицей РНК-полимеразы, тогда как метилированный С-концевой домен (ME-ADACTD) взаимодействует с субъединицей σ ₇₀ РНК -полимеразы. Хотя эти взаимодействия являются независимыми, оба необходимы для активации транскрипции.

Для активации гена ALKA ADANTD взаимодействует с обоими субъединицами α и σ РНК -полимеразы и активирует транскрипцию. В отличие от промоторов ADA и AIDB , неметилированная форма белка ADA , а также метилированная форма AdantD способна активировать транскрипцию при ALKA .

Метилированный ADA способен активировать транскрипцию с помощью σ _S , а также σ ₇₀ как на промоторах ADA , так и на ADA и AIDB . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} Напротив, не только Me-Ada не может стимулировать ALKA транскрипцию _{с помощью σ S} , но и отрицательно влияет на σ _- зависимую транскрипцию.

Внутриклеточные концентрации σ _s увеличиваются, когда клетки достигают стационарной фазы ; Это, в свою очередь, приводит к опосредованному ME-ADA снижению экспрессии ALKA . Следовательно, увеличение экспрессии генов адаптивного ответа, параллельно с экспрессией генов, продуцирующих эндогенные алкилаторы во время стационарной фазы, предотвращает повреждение алкилирования ДНК и мутагенез .

Гомологи Ада Регулона у людей

В клетках человека активность алкилтрансферазы является продуктом гена MGMT . ^{[ 11 ]}^{[ 12 ]} 21,7 кДа MGMT Белок построен из аминокислотных последовательностей, очень похожих на последовательности E. coli алкилтрансферазы, таких как ADA . В отличие от бактериальных ферментов, он в основном ремонтирует o ⁶MEG, тогда как удаление алкильного аддукта из O ⁴Met намного медленнее и значительно менее эффективно. ^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Преференциальный ремонт O ⁶MEG выгодна для эукариотических клеток, поскольку у экспериментальных животных, получавших алкилирующиеся канцерогены, это поражение участвует в стимуляции опухоли.

В отличие от ADA и человеческих метилтрансфераз MGMT , ALKB и его человеческих гомологов HABH2 и HABH3 не только обратное повреждение базы алкилирования непосредственно, но они делают это каталитически и с специфичностью субстрата, нацеленной на базовую партию интерфейса G: C и A: A: A: A: A: A: A: A: A: A: A: A: A: A: T BASE PARS. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Кристаллические структуры ALKB и его человеческого гомолога HABH3 показали сходные общие складки, выделяя консервативные функциональные домены. ^{[ 18 ]}

Ссылки

^ Singer B (1976) Все оксигены в нуклеиновых кислотах реагируют с канцерогенными этилирующими агентами. Природа 264: 333–339
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Линдаль Т., Седжвик Б., Секигучи М., Накабеппу Ю (1988) Регуляция и экспрессия адаптивного ответа на алкилирующие агенты. Ежегодный обзор биохимии. 57: 133–157
^ Moore MH, Gulbis JM, Dodson EJ, Demple B, Moody PC (1994) Кристаллическая структура белка репарации суицидальной ДНК: ADA O6-метилгуанин-ДНК метилтрансфераза из E. coli. Embo Journal. 13: 1495–1501.
^ He C, Wei H, Verdine GL (2003). Преобразование жертвенного белка, восстановившего ДНК, в каталитический фермент репарации метилфосфотриэстера. Журнал Американского химического общества. 125: 1450–1451.
^ Volkert, MR 1988. Адаптивный ответ Escherichia coli на повреждение алкилирования. Экологический и молекулярный мутагенез. 11: 241–255.
^ Deyu Li, James C. Delaney, Charlotte M. Page и др., «Восстановление повреждения алкилирования ДНК с помощью белка адаптивного ответа Escherichia coli, изученного с помощью масс-спектрометрии ESI-TOF», Journal of нуклеиновых кислот, вып. 2010, ID статьи 369434, 9 страниц, 2010. doi : 10.4061/2010/369434
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Landini P, Hajec Li, Volkert MR (1994) Структура и транскрипционная регуляция гена адаптивного ответа Escherichia coli AIDB. Журнал бактериологии. 176: 6583–6589.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Роханкедкар М.С., Малруни С.Б., Ведемейер В.Дж., Хаусингер Р.П. (2006) Компонентом AIDB адаптивного ответа Escherichia coli на алкилирующие агенты являются флавин, содержащий ДНК-связывающий белок. Журнал бактериологии. 188: 223–230.
^ Landini, P., Li Hajec, Lh Nguyen, RR Burgess и Mr Volkert.1996. Лейцин -чувствительный белок (LRP) действует как специфический репрессор для сигма -зависимой транскрипции гена Escherichia coli AIDB. Молекулярная микробиология. 20: 947–955.
^ Таверна П. и Б. Седжвик. 1996. Генерация эндогенных метилирующих агентов с помощью нитрозации в Escherichia coli. Журнал бактериологии. 178: 5105–5111.
^ Харрис Ал, Карран П., Линдаль Т. (1983) О ⁶-Метилгуанино-ДНК-метилтрансфераза лимфоидных клеток человека: структурные и кинетические свойства и отсутствие в дефицитных клетках восстановления. Cancer Res 43: 3247–3252.
^ Kataoka H, Hall J, Karran P (1986) Комплементация чувствительности к алкилирующим агентам в клетках яичников Escherichia Coli и китайского хомяка посредством экспрессии гена клонированной бактериальной ДНК. Embo Journal. 5: 3195–3200.
^ Brennand J, Margison GP (1986) в клетках млекопитающих усеченного гена Escherichia coli, кодирующего для о6-алкилгуаниновой алкилтрансферазы, уменьшает токсические эффекты алкилирующих агентов. Канцерогенез 7: 2081–2084.
^ Koike G, Maki H, Takeya H, Hayakawa H, Sekiguchi M (1990) Очищение, структура и биохимические свойства человека O ⁶-Метилгуанино-ДНК-метилтрансфераза. Журнал биологической химии. 265: 14754–14762.
^ Trewick, SC, Henshaw, TF, Hausinger, RP, Lindahl, T. & Sedgwick, B. (2002) Nature 419, 174–178.
^ Falnes, Po, Johansen, Rf & Seeberg, E. (2002) Nature 419, 178-182.
^ Duncan, T., Trewick, SC, Koivisto, P., Bates, PA, Lindahl, T. & Sedgwick, B. (2002) Proc. Нат. Академический Наука США 99, 16660–16665.
^ Jadwiga N & Elżbieta G (2007), Гены репарации бактериальной ДНК и их эукариотические гомологии: Acta Biochemica Polonica, Vol. 54 Нет. 3/2007, 459–4

[1] Singer B (1976) Все оксигены в нуклеиновых кислотах реагируют с канцерогенными этилирующими агентами. Природа 264: 333–339

[lin1-2] Jump up to: ^а ^{беременный} Линдаль Т., Седжвик Б., Секигучи М., Накабеппу Ю (1988) Регуляция и экспрессия адаптивного ответа на алкилирующие агенты. Ежегодный обзор биохимии. 57: 133–157

[3] Moore MH, Gulbis JM, Dodson EJ, Demple B, Moody PC (1994) Кристаллическая структура белка репарации суицидальной ДНК: ADA O6-метилгуанин-ДНК метилтрансфераза из E. coli. Embo Journal. 13: 1495–1501.

[4] He C, Wei H, Verdine GL (2003). Преобразование жертвенного белка, восстановившего ДНК, в каталитический фермент репарации метилфосфотриэстера. Журнал Американского химического общества. 125: 1450–1451.

[5] Volkert, MR 1988. Адаптивный ответ Escherichia coli на повреждение алкилирования. Экологический и молекулярный мутагенез. 11: 241–255.

[6] Deyu Li, James C. Delaney, Charlotte M. Page и др., «Восстановление повреждения алкилирования ДНК с помощью белка адаптивного ответа Escherichia coli, изученного с помощью масс-спектрометрии ESI-TOF», Journal of нуклеиновых кислот, вып. 2010, ID статьи 369434, 9 страниц, 2010. doi : 10.4061/2010/369434

[landini-7] Jump up to: ^а ^{беременный} Landini P, Hajec Li, Volkert MR (1994) Структура и транскрипционная регуляция гена адаптивного ответа Escherichia coli AIDB. Журнал бактериологии. 176: 6583–6589.

[rohan-8] Jump up to: ^а ^{беременный} Роханкедкар М.С., Малруни С.Б., Ведемейер В.Дж., Хаусингер Р.П. (2006) Компонентом AIDB адаптивного ответа Escherichia coli на алкилирующие агенты являются флавин, содержащий ДНК-связывающий белок. Журнал бактериологии. 188: 223–230.

[9] Landini, P., Li Hajec, Lh Nguyen, RR Burgess и Mr Volkert.1996. Лейцин -чувствительный белок (LRP) действует как специфический репрессор для сигма -зависимой транскрипции гена Escherichia coli AIDB. Молекулярная микробиология. 20: 947–955.

[10] Таверна П. и Б. Седжвик. 1996. Генерация эндогенных метилирующих агентов с помощью нитрозации в Escherichia coli. Журнал бактериологии. 178: 5105–5111.

[11] Харрис Ал, Карран П., Линдаль Т. (1983) О ⁶-Метилгуанино-ДНК-метилтрансфераза лимфоидных клеток человека: структурные и кинетические свойства и отсутствие в дефицитных клетках восстановления. Cancer Res 43: 3247–3252.

[12] Kataoka H, Hall J, Karran P (1986) Комплементация чувствительности к алкилирующим агентам в клетках яичников Escherichia Coli и китайского хомяка посредством экспрессии гена клонированной бактериальной ДНК. Embo Journal. 5: 3195–3200.

[13] Brennand J, Margison GP (1986) в клетках млекопитающих усеченного гена Escherichia coli, кодирующего для о6-алкилгуаниновой алкилтрансферазы, уменьшает токсические эффекты алкилирующих агентов. Канцерогенез 7: 2081–2084.

[14] Koike G, Maki H, Takeya H, Hayakawa H, Sekiguchi M (1990) Очищение, структура и биохимические свойства человека O ⁶-Метилгуанино-ДНК-метилтрансфераза. Журнал биологической химии. 265: 14754–14762.

[15] Trewick, SC, Henshaw, TF, Hausinger, RP, Lindahl, T. & Sedgwick, B. (2002) Nature 419, 174–178.

[16] Falnes, Po, Johansen, Rf & Seeberg, E. (2002) Nature 419, 178-182.

[17] Duncan, T., Trewick, SC, Koivisto, P., Bates, PA, Lindahl, T. & Sedgwick, B. (2002) Proc. Нат. Академический Наука США 99, 16660–16665.

[18] Jadwiga N & Elżbieta G (2007), Гены репарации бактериальной ДНК и их эукариотические гомологии: Acta Biochemica Polonica, Vol. 54 Нет. 3/2007, 459–4

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]