Дезаминирование

Дезаминирование – это удаление аминогруппы из молекулы . ^[1] Ферменты , катализирующие эту реакцию , называются деаминазами .

В организме человека дезаминирование происходит преимущественно в печени ; однако это также может произойти в почках . В ситуациях избыточного потребления белка дезаминирование используется для расщепления аминокислот с целью получения энергии. Аминогруппа удаляется из аминокислоты и превращается в аммиак . Остальная часть аминокислот состоит в основном из углерода и водорода и перерабатывается или окисляется для получения энергии. Аммиак токсичен для организма человека, и ферменты преобразуют его в мочевину или мочевую кислоту путем присоединения молекул углекислого газа (что не считается процессом дезаминирования) в цикле мочевины , который также происходит в печени. Мочевина и мочевая кислота могут безопасно диффундировать в кровь, а затем выводиться с мочой.

Реакции дезаминирования в ДНК

Цитозин

Дезаминирование цитозина до урацила .

Спонтанное дезаминирование — это гидролиза реакция цитозина до урацила с выделением аммиака . Это может произойти in vitro за счет использования бисульфита , который дезаминирует цитозин, но не 5-метилцитозин . Это свойство позволило исследователям секвенировать метилированную ДНК, чтобы отличить неметилированный цитозин (обнаруженный как урацил ) и метилированный цитозин (неизмененный).

В ДНК это спонтанное дезаминирование корректируется путем удаления урацила (продукта дезаминирования цитозина, а не части ДНК) урацил-ДНК-гликозилазой , образуя абазический (АР) сайт. Полученный абазический сайт затем распознается ферментами ( эндонуклеазами AP ), которые разрывают фосфодиэфирную связь в ДНК, позволяя восстановить образовавшееся повреждение путем замены другим цитозином. ДНК -полимераза может выполнять эту замену посредством трансляции ника , реакции терминального вырезания за счет ее 5'⟶3'-экзонуклеазной активности, за которой следует реакция заполнения за счет ее полимеразной активности. Затем ДНК-лигаза образует фосфодиэфирную связь, чтобы запечатать полученный разорванный дуплексный продукт, который теперь включает новый, правильный цитозин ( восстановление эксцизионного основания ).

5-метилцитозин

Спонтанное дезаминирование 5-метилцитозина приводит к образованию тимина и аммиака. Это наиболее распространенная однонуклеотидная мутация. В ДНК эта реакция, если она обнаружена до прохождения репликационной вилки, может быть скорректирована с помощью фермента тимин-ДНК-гликозилазы , который удаляет тиминовое основание при несоответствии G/T. При этом остается абазический сайт, который восстанавливается AP-эндонуклеазами и полимеразой, как и в случае с урацил-ДНК-гликозилазой. ^[2]

Дезаминирование цитозина увеличивает мутации C-To-T.

Известным результатом метилирования цитозина является увеличение количества мутаций перехода C-to-T в процессе дезаминирования. Дезаминирование цитозина может изменить многие регуляторные функции генома; ранее заглушенные мобильные элементы (TE) могут стать транскрипционно активными из-за потери сайтов CPG. ^[3] Было предложено ускорить механизм создания энхансеров за счет предоставления дополнительной ДНК, совместимой с факторами транскрипции хозяина, которые в конечном итоге оказывают влияние на мутации C-to-T. ^[3]

Гуанин

Дезаминирование гуанина приводит к образованию ксантина . Однако ксантин по-прежнему образует пару с цитозином . ^[4]^[5]

Аденин

Дезаминирование аденина приводит к образованию гипоксантина . Гипоксантин, аналогично иминному таутомеру аденина, избирательно образует пары оснований с цитозином вместо тимина . Это приводит к пострепликативной переходной мутации, при которой исходная пара оснований AT превращается в пару оснований GC.

Дополнительные белки, выполняющие эту функцию

АПОБЕК1
APOBEC3A-H, APOBEC3G – влияет на ВИЧ
Цитидиндезаминаза, индуцированная активацией (AICDA)
Цитидиндезаминаза (CDA)
dCMP деаминаза (DCTD)
АМФ-деаминаза (AMPD1)
Аденозиндезаминаза, действующая на тРНК (ADAT)
Аденозиндезаминаза, действующая на дцРНК ( ADAR )
- Эдаза 1, специфичная для двухцепочечной РНК ( ADARB1 )
Аденозиндезаминаза, действующая на мононуклеотиды (АДА)
Гуаниндезаминаза (GDA)

См. также

Ссылки

^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2013), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (7-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 1547 г.
^ Галлинари, П. (1996). «Клонирование и экспрессия человеческой тимин-ДНК-гликозилазы, специфичной для G/T-несоответствия» . Журнал биологической химии . 271 (22): 12767–74. дои : 10.1074/jbc.271.22.12767 . ПМИД 8662714 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Чжоу, Ваньдин; Лян, Ганнин; Моллой, Питер Л.; Джонс, Питер А. (11 августа 2020 г.). «Метилирование ДНК обеспечивает расширение генома за счет мобильных элементов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (32): 19359–19366. Бибкод : 2020PNAS..11719359Z . дои : 10.1073/pnas.1921719117 . ISSN 1091-6490 . ПМК 7431005 . ПМИД 32719115 .
^ Тьяги, Р. (2009). Понимание генетики и эволюции: Издательство Discovery.
^ Херриотт, RM (1966). Мутагенез. Исследования рака, 26 (9 часть 1)

[1] Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2013), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура (7-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 1547 г.

[2] Галлинари, П. (1996). «Клонирование и экспрессия человеческой тимин-ДНК-гликозилазы, специфичной для G/T-несоответствия» . Журнал биологической химии . 271 (22): 12767–74. дои : 10.1074/jbc.271.22.12767 . ПМИД 8662714 .

[:0-3] Перейти обратно: ^а ^б Чжоу, Ваньдин; Лян, Ганнин; Моллой, Питер Л.; Джонс, Питер А. (11 августа 2020 г.). «Метилирование ДНК обеспечивает расширение генома за счет мобильных элементов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (32): 19359–19366. Бибкод : 2020PNAS..11719359Z . дои : 10.1073/pnas.1921719117 . ISSN 1091-6490 . ПМК 7431005 . ПМИД 32719115 .

[4] Тьяги, Р. (2009). Понимание генетики и эволюции: Издательство Discovery.

[5] Херриотт, RM (1966). Мутагенез. Исследования рака, 26 (9 часть 1)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]