Jump to content

Фотолиаза

(Перенаправлено с фотореактивации )

Криптохром/фотолиаза, С-конец, связывание FAD
Деазафлавин-фотолиаза из Anacystis nidulans , иллюстрирующая два светособирающих кофактора: FADH. (желтый) и 8-HDF (голубой).
Идентификаторы
Символ FAD_binding_7
Пфам PF03441
ИнтерПро ИПР005101
PROSITE PDOC00331
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 1qnf / SCOPe / СУПФАМ
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
PDB1u3cA:214-492 1u3dA:214-492 1iquA:176-418

1iqrA:176-418 1dnpB:202-469 1tezD:207-472 1owmA:207-472 1qnf :207-472 1owpA:207-472 1owoA:207-472 1owlA:207-472 1ownA:207-472

1np7B:213-453
дезоксирибодипиримидин фотолиаза (CPD)
Индуцированный УФ-излучением тимин-тиминциклобутановый димер (справа) представляет собой тип повреждения ДНК , которое восстанавливается ДНК-фотолиазой. Примечание. На приведенной выше диаграмме неправильно обозначен тимин, поскольку в структурах отсутствуют 5-метильные группы.
Идентификаторы
Номер ЕС. 4.1.99.3
Номер CAS. 37290-70-3
Базы данных
ИнтЭнк вид IntEnz
БРЕНДА БРЕНДА запись
Экспаси Просмотр NiceZyme
КЕГГ КЕГГ запись
МетаЦик метаболический путь
ПРЯМОЙ профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология АмиГО / QuickGO
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Фотолиазы ( EC 4.1.99.3 ) представляют собой репарации ДНК ферменты , которые восстанавливают повреждения, вызванные воздействием ультрафиолетового света. Этим ферментам требуется видимый свет (из фиолетового/синего конца спектра) как для собственной активации, так и для их собственной активации. [ 1 ] и для фактического восстановления ДНК. [ 2 ] Механизм репарации ДНК с участием фотолиаз называется фотореактивацией. В основном они превращают димеры пиримидина в нормальную пару пиримидиновых оснований. Фотореактивация, первый репарации ДНК , первоначально был описан Альбертом Кельнером в 1949 году. открытый механизм [ 3 ] и независимо Ренато Дульбекко также в 1949 году. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Фотолиазы связывают комплементарные цепи ДНК и разрушают определенные типы пиримидиновых димеров , которые возникают, когда пара тиминовых или цитозиновых оснований на одной и той же цепи ДНК становится ковалентно связанной. Длина связи этой димеризации короче, чем длина связи нормальной структуры B-ДНК, которая создает неправильную матрицу для репликации и транскрипции. [ 7 ] Более распространенная ковалентная связь включает образование циклобутанового мостика. Фотолиазы обладают высоким сродством к этим повреждениям, обратимо связывают их и превращают обратно в исходные основания. Процесс репарации ДНК, катализируемый фотолиазой, при котором расщепляются димеры циклобутан-пиримидина, был изучен с помощью кристаллографии с временным разрешением и компьютерного анализа, позволяющего визуализировать процесс на атомном уровне. [ 8 ]

Эволюция

[ редактировать ]

Фотолиаза — это филогенетически старый фермент, который присутствует и функционирует у многих видов, от бактерий до грибов и растений. [ 9 ] и животным . [ 10 ] Фотолиаза особенно важна для восстановления повреждений растений, вызванных УФ-излучением. Фотолиазный механизм больше не работает у людей и других плацентарных млекопитающих, которые вместо этого полагаются на менее эффективный механизм эксцизионной репарации нуклеотидов , хотя у них сохраняется много криптохромов . [ 11 ] Морозовый стресс у однолетней пшеницы Triticum aestivum и ее многолетнего родственника Thinopyrum intermedium сопровождается значительным увеличением экспрессии ДНК-фотолиаз. [ 12 ]

Фотолиазы представляют собой флавопротеины и содержат два светособирающих кофактора . Многие фотолиазы имеют N-концевой домен , который связывает второй кофактор. Все фотолиазы содержат двухэлектронно-восстановленную ФАДГ. ; они разделены на два основных класса в зависимости от второго кофактора, которым может быть либо метенилтетрагидрофолат птерина (MTHF) в фолат-фотолиазах , либо деазафлавин- 8-гидрокси-7,8-дидеметил-5-деазарибофлавин (8-HDF) в деазафлавин-фотолиазах. . Хотя для каталитической активности необходим только ФАД, второй кофактор значительно ускоряет скорость реакции в условиях низкой освещенности. Фермент действует путем переноса электронов , при котором восстановленный флавин FADH активируется энергией света и действует как донор электронов, разрушая димер пиримидина. [ 13 ]

На основании сходства последовательностей ДНК-фотолиазы можно разделить на несколько классов: [ 14 ] [ 15 ]

Семейство криптохромов/фотолиаз (2015) [ 14 ]

FeS-BCP

ЦПД-2

ЦПД-1

ДСП-3гре

Растительный крик

P. tricornutum CryP ]

Cry-DASH

Эукариотические 6-4; Крик животных

  • Фотолиазы CPD класса 1 представляют собой ферменты, которые обрабатывают повреждения циклобутан-пиримидинового димера (CPD) грамотрицательных и грамположительных бактерий, а также галофильных архей Halobacterium halobium . [ 16 ]
  • Фотолиазы CPD класса 2 также обрабатывают поражения CPD. Они встречаются в таких растениях, как кресс-салат Arabidopsis thaliana и рис .
  • Криптохромы растений и грибов аналогичны CPD класса 1. Это фоторецепторы синего света, которые опосредуют экспрессию генов, индуцированную синим светом, и модуляцию циркадных ритмов .
  • Лиазы CPD класса 3 составляют сестринскую группу криптохромов растений, которые, в свою очередь, являются сестринской группой CPD класса 1.
  • Группа Cry-DASH представляет собой CPD-лиазы, высокоспецифичные к одноцепочечной ДНК. Членами являются Vibrio cholerae , X1Cry от Xenopus laevis и AtCry3 от Arabidopsis thaliana . [ 10 ] Первоначально DASH был назван в честь Drosophila , Arabidopsis , Synechocystis и Human — четырех таксонов, которые первоначально считались носителями этого семейства лиаз. С тех пор классификация изменилась. Часть их имени «Крик» возникла из-за первоначальных предположений, что они были криптохромами. [ 14 ]
  • Эукариотические (6-4)ДНК-фотолиазы образуют группу с криптохромами животных, которые контролируют циркадные ритмы. Они встречаются у различных видов, включая дрозофилу и человека. Криптохромы имеют свою детальную группировку. [ 15 ]
  • Бактериальные лиазы 6-4 ( InterPro : IPR007357 ), также известные как группа FeS-BCP, образуют собственную внешнюю группу по отношению ко всем фотолиазам.

В некоторых системах, таких как PRINTS (PR00147), ветвь CPD, не относящаяся к классу 2, имеет тенденцию группироваться в класс 1. Хотя члены более мелких групп согласованы, филогения может сильно различаться среди авторов из-за различий в методологии, что приводит к некоторой путанице с авторами, которые пытаются уместить все (за исключением FeS-BCP) в классификацию двух классов. [ 15 ] Криптохромы образуют полифилетическую группу, включающую фотолиазы, которые утратили активность по восстановлению ДНК и вместо этого контролируют циркадные ритмы. [ 14 ] [ 15 ]

Приложение

[ редактировать ]

Добавление фотолиазы из сине-зеленых водорослей Anacystis nidulans к клеткам HeLa частично уменьшило повреждение ДНК от воздействия UVB. [ 17 ]

Белки человека, содержащие этот домен

[ редактировать ]

Криптохромы: CRY1 ; CRY2

Номенклатура

[ редактировать ]

Систематическое название этого класса ферментов — дезоксирибоциклобутадипиримидинпиримидинлиаза . Другие широко используемые названия включают фотореактивирующий фермент , ДНК-фотолиазу , ДНК-фотореактивирующий фермент , ДНК-циклобутандипиримидинфотолиазу , ДНК-фотолиазу , дезоксирибонуклеиновую фотолиазу , дезоксирибодипиримидинфотолиазу , фотолиазу , PRE , фотолиазу PhrB , дезоксирибонуклеиновую циклобутандипиримидинфотолиазу , Phr A фотолиаза , дипиримидинфотолиаза (фоточувствительная) и дезоксирибонуклеатпиримидиндимерлиаза (фоточувствительная) . Этот фермент принадлежит к семейству лиаз , а именно к универсальному классу углерод-углеродных лиаз.

  1. ^ Ямамото Дж., Симидзу К., Канда Т., Хосокава Ю., Иваи С., Плаза П., Мюллер П. (октябрь 2017 г.). «Потеря четвертого переносящего электрон триптофана у животных (6-4) фотолиазы ухудшает активность восстановления ДНК в бактериальных клетках». Биохимия . 56 (40): 5356–64. doi : 10.1021/acs.biochem.7b00366 . ПМИД   28880077 .
  2. ^ Тиагараджан В., Бирдин М., Экер А.П., Мюллер П., Бреттель К. (июнь 2011 г.). «Кинетика расщепления димера циклобутан-тимина ДНК-фотолиазой, контролируемая непосредственно в УФ-излучении» . Proc Natl Acad Sci США . 108 (23): 9402–7. Бибкод : 2011PNAS..108.9402T . дои : 10.1073/pnas.1101026108 . ПМК   3111307 . ПМИД   21606324 .
  3. ^ Кельнер А. (февраль 1949 г.). «Влияние видимого света на восстановление Streptomyces Griseus Conidia после повреждений, вызванных ультрафиолетовым облучением» . Proc Natl Acad Sci США . 35 (2): 73–9. дои : 10.1073/pnas.35.2.73 . ПМЦ   1062964 . ПМИД   16588862 .
  4. ^ Дульбекко Р. (июнь 1949 г.). «Реактивация бактериофага, инактивированного ультрафиолетом, видимым светом». Природа . 163 (4155): 949. дои : 10.1038/163949b0 . ПМИД   18229246 .
  5. ^ Дульбекко Р. (март 1950 г.). «Опыты по фотореактивации бактериофагов, инактивированных ультрафиолетовым излучением» . J Бактериол . 59 (3): 329–47. дои : 10.1128/jb.59.3.329-347.1950 . ПМЦ   385765 . ПМИД   15436402 .
  6. ^ Фридберг ЕС (сентябрь 2015 г.). «История репарации ДНК и мутагенеза: I. Открытие ферментативной фотореактивации». Репарация ДНК (Амст) . 33 : 35–42. дои : 10.1016/j.dnarep.2015.06.007 . ПМИД   26151545 .
  7. ^ Гарретт Р.Х., Гришэм К.М. (2010). Биохимия . Брукс/Коул, Cengage Learning. ISBN  978-0-495-10935-8 . OCLC   984382855 .
  8. ^ Маэстре-Рейна М, Ван ПХ, Нанго Э, Хосокава Ю, Сафт М, Фуррер А, Ян CH, Густи Нгура Путу ЭП, Ву ВДж, Эммерих ХДж, Карамелло Н, Франц-Бадур С, Ян С, Энгильберге С, Враник М и др., Гловер Х.Л., Вайнерт Т., Ву HY, Ли CC, Хуан В.К., Хуан К.Ф., Чанг Ю.К., Ляо Дж.Х., Вэн Дж.Х., Гад В., Чанг К.В., Пан А.Х., Ян К.К., Лин В.Т., Чанг Ю.К., Гаши. Д , Бил Озеров Д, Насс К, Кнопп Г, Джонсон П.Дж., Сирелли С, Милн С, Баселлар С, Сугахара М, Овада С, Джоти Ю, Ямашита А, Танака Р, Танака Т, Луо Ф, Тоно К, Зажицка В , Мюллер П., Алахмад М.А., Безольд Ф., Фукс В., Гнау П., Кионтке С., Корф Л., Райтофер В., Рознер К.Дж., Зайлер Э.М., Ватад М., Верель Л., Спадаччини Р., Ямамото Дж., Ивата С., Чжун Д., Стендфусс Дж. 2010–2015 гг., Ройант А., Бесшо Ю., Эссен Л.О., Цай, доктор медицинских наук (декабрь 2023 г.). «Визуализация процесса восстановления ДНК с помощью фотолиазы с атомным разрешением». Наука 382 (6674): eadd7 дои : 10.1126/science.add7795 . ПМИД   38033054 .
  9. ^ Эраниши М., Накамура К., Мориока Х., Ямамото К., Хидема Дж. (2008). «Нативная циклобутанпиримидиндимерная фотолиаза риса фосфорилируется» . Физиология растений . 146 (4): 1941–51. дои : 10.1104/стр.107.110189 . ПМК   2287361 . ПМИД   18235036 .
  10. ^ Jump up to: а б Селби КП, Санкар А (ноябрь 2006 г.). «Класс ферментов криптохрома/фотолиазы с фотолиазной активностью, специфичной для одноцепочечной ДНК» . Proc Natl Acad Sci США . 103 (47): 17696–700. Бибкод : 2006PNAS..10317696S . дои : 10.1073/pnas.0607993103 . ПМК   1621107 . ПМИД   17062752 .
  11. ^ Лукас-Льедо Дж.И., Линч М. (май 2009 г.). «Эволюция частоты мутаций: филогеномный анализ семейства фотолиаз/криптохромов» . Молекулярная биология и эволюция . 26 (5): 1143–53. дои : 10.1093/molbev/msp029 . ПМЦ   2668831 . ПМИД   19228922 .
  12. ^ Джайкумар Н.С., Дорн К.М., Баас Д., Уилке Б., Капп С., Снапп СС (декабрь 2020 г.). «На повреждение нуклеиновой кислоты и восстановление ДНК влияет стресс замерзания у однолетней пшеницы ( Triticum aestivum ), а также возраст растения и замерзание у ее многолетнего родственника ( Thinopyrum intermedium )». Я Джей Бот . 107 (12): 1693–1709. дои : 10.1002/ajb2.1584 . ПМИД   33340368 .
  13. ^ Санджар А (июнь 2003 г.). «Структура и функция ДНК-фотолиазы и криптохромных фоторецепторов синего света». Химические обзоры . 103 (6): 2203–37. дои : 10.1021/cr0204348 . ПМИД   12797829 .
  14. ^ Jump up to: а б с д Ширер П., Чжан Ф., Калмс Дж., фон Штеттен Д., Краус Н., Оберпихлер И., Лампартер Т. (май 2015 г.). «Структура фотолиазы циклобутанпиримидиндимера III класса обнаруживает новый сайт связывания антенного хромофора и альтернативные пути фотовосстановления» . Журнал биологической химии . 290 (18): 11504–14. дои : 10.1074/jbc.M115.637868 . ПМЦ   4416854 . ПМИД   25784552 .
  15. ^ Jump up to: а б с д Ривера А.С., Озтюрк Н., Фэйи Б., Плашецки Д.К., Дегнан Б.М., Санкар А., Окли Т.Д. (апрель 2012 г.). «Восприимчивый к синему свету криптохром проявляется в губчатом глазу, лишенном нейронов и опсина» . Журнал экспериментальной биологии . 215 (Часть 8): 1278–86. дои : 10.1242/jeb.067140 . ПМК   3309880 . ПМИД   22442365 .
  16. ^ Маккриди С., Марчелло Л. (июнь 2003 г.). «Восстановление УФ-повреждений у Halobacterium salinarum ». Биохим Соц Транс . 31 (Часть 3): 694–8. дои : 10.1042/bst0310694 . ПМИД   12773185 .
  17. ^ Кульмс Д., Поппельманн Б., Ярош Д., Люгер Т.А., Крутманн Дж., Шварц Т. (июль 1999 г.). «Эффекты ядер и клеточных мембран независимо способствуют индукции апоптоза в клетках человека, подвергшихся воздействию УФВ-излучения» . Proc Natl Acad Sci США . 96 (14): 7974–9. Бибкод : 1999PNAS...96.7974K . дои : 10.1073/pnas.96.14.7974 . ПМК   22172 . ПМИД   10393932 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 99d356f519e00dd9994257626bdc2265__1722858600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/99/65/99d356f519e00dd9994257626bdc2265.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Photolyase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)