ДНҚ жөндеу ферменті: AP эндонуклеазасы ДНҚ-дағы зақымдалған нуклеотидтерді қалпына келтіруде маңызды рөл атқарады. 4 классқа бөлінеді, механизмдері әртүрлі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
ДНК-ны жөндеуге қатысатын фермент
Enzyme involved in DNA repair
Апурино/апиримидино (АП) эндонуклеаза – ДНК базалық экзизиялық жөндеу жолына (BER) қатысатын фермент. Оның ДНК-дағы зақымдалған немесе қате жұптасқан нуклеотидтерді жөндеудегі басты рөлі – ДНК гликозилаза зақымдалған базаны алып тастағанда пайда болатын АП учаскесінің фосфодиэстерлік тізбегінде үзіліс жасау. АП эндонуклеазалардың механизмі мен кесу орнына қарай жіктелетін төрт түрі бар. I кластағы АП эндонуклеазалар β-лиаза механизмі арқылы АП учаскесіне қарай 3’ жағынан кесіп, 3’ (4 гидрокси-5 фосфо-2 пентенал) қалдық деп аталатын қанықпаған альдегид және 5’ фосфат қалдырады. II кластағы АП эндонуклеазалар гидролиздік механизм арқылы АП учаскесіне қарай 5’ жағынан ДНК-ны кесіп, 3’ гидроксил және 5’ дезоксирибоза фосфаты қалдықтарын қалдырады. III және IV кластағы АП эндонуклеазалар да негізсіз учаскеге қарай 3’ және 5’ фосфат топтарында ДНК-ны кесіп, бірақ 3’ фосфат және 5’ ОН жасайды. Адамда екі АП эндонуклеазасы бар: APE1 және APE2. APE1 жоғары AP эндонуклеаза белсенділігін көрсетеді, ол жалпы жасушалық белсенділіктің >95% құрайды, сондықтан APE1 адам жасушаларындағы басты AP эндонуклеаза болып саналады. Адамның АП эндонуклеазасы (APE1), көптеген АП эндонуклеазалар сияқты, II класына жатады және базалық экзизия жөндеуіндегі рөлін орындау үшін белсенді орындарында Mg2+ ионы қажет. Бұл ферменттің ашытқыдағы гомологы – APN1. Адамның АП эндонуклеазасы 2 (APE2), көптеген АП эндонуклеазалар сияқты, сондай-ақ II класына жатады. APE2-нің экзонуклеазалық белсенділігі металл иондарына тәуелді. Дегенмен, APE2 магний иондарына қарағанда марганец иондарының қатысуымен 5 есе белсендірек болды. Бұл екі құрылымның да қысқа тізбектерге жалғастырылған сақиналары бар, олар ДНК-дағы негізі жоқ және фосфодиэстерлік байланысы жоқ дезоксирибоза қант сақинасына ұқсас. Сонымен қатар, екеуінде де APE1 белсенді орындарындағы H байланысы донорларымен өзара әрекеттесе алатын көптеген H байланысы қабылдағыштары бар, бұл ингибиторлардың белсенді орында тұруына және ферменттің басқа реакцияларды катализдей алуына кедергі келтіреді.
Apurinic/apyrimidinic (AP) endonuclease is an enzyme that is involved in the DNA base excision repair pathway (BER). Its main role in the repair of damaged or mismatched nucleotides in DNA is to create a nick in the phosphodiester backbone of the AP site created when DNA glycosylase removes the damaged base. There are four types of AP endonucleases that have been classified according to their mechanism and site of incision. Class I AP endonucleases cleave 3′ to AP sites by a β lyase mechanism, leaving an unsaturated aldehyde, termed a 3′ (4 hydroxy 5 phospho 2 pentenal) residue, and a 5′ phosphate. Class II AP endonucleases incise DNA 5′ to AP sites by a hydrolytic mechanism, leaving a 3′ hydroxyl and a 5′ deoxyribose phosphate residue. Class III and class IV AP endonucleases also cleave DNA at the phosphate groups 3′ and 5′ to the baseless site, but they generate a 3′ phosphate and a 5′ OH. Humans have two AP endonucleases, APE1 and APE2. APE1 exhibits robust AP endonuclease activity, which accounts for >95% of the total cellular activity, and APE1 is considered to be the major AP endonuclease in human cells. Human AP endonuclease (APE1), like most AP endonucleases, is of class II and requires an Mg2+ in its active site in order to carry out its role in base excision repair. The yeast homolog of this enzyme is APN1. Human AP Endonuclease 2 (APE2), like most AP endonucleases, is also of class II. The exonuclease activity of APE2 is strongly dependent upon metal ions. However, APE2 was more than 5 fold more active in the presence of manganese than of magnesium ions. Both of these structures possess rings attached to short chains, which appear similar to the deoxyribose sugar ring without a base attached and phosphodiester bond in DNA. Further, both contain many H bond acceptors which may interact with the H bond donors in the active site of APE1, causing these inhibitors to stick in the active site and preventing the enzyme from catalyzing other reactions.
Химиопрофилактикалық мақсат ретінде APE1
АПЭ1 ДНК базалық экзизиялық жөндеу жолындағы маңызды функцияны атқаратындықтан, зерттеушілердің қатерлі жасушалардың химиотерапиядан кейін тірі қалуына кедерес келтіру құралдарын іздеудегі мақсатына айналды. APE1 ДНК тірекшесіндегі үзілісті жасау үшін ғана қажет емес, сонымен қатар BER жолындағы ферменттерге AP орнын тануға мүмкіндік береді, сондай-ақ ДНК жөндеуге қатысатын басқа ферменттерді белсендіруге көмектесетін редокс функциясына ие. Осылайша, АПЭ1-ді жою ісік жасушаларының сезімталдығын арттыруы мүмкін, нәтижесінде химиотерапиядан кейін қатерлі жасушалардың тірі қалуына жол бермейді.
Because APE1 performs an essential function in DNA base excision repair pathway, it has become a target for researchers looking for means to prevent cancer cells from surviving chemotherapy. Not only is APE1 needed in and of itself to create the nick in the DNA backbone so that the enzymes involved later in the BER pathway can recognize the AP site, it also has a redox function that helps activate other enzymes involved in DNA repair. As such, knocking down APE1 could lead to tumor cell sensitivity, thus preventing cancer cells from persisting after chemotherapy.
APE2 ферментінің белсенділігі
APE2-нің АР эндонуклеаза белсенділігі APE1-ге қарағанда әлдеқайда нашар, бірақ оның 3'–5' экзонуклеаза белсенділігі APE1-ге қарағанда күшті, сондай-ақ оның 3' фосфодиэстераза белсенділігі де жеткілікті күшті.
APE2 has much weaker AP endonuclease activity than APE1, but its 3' 5' exonuclease activity is strong compared with APE1 and it has a fairly strong 3' phosphodiesterase activity.