О6-meG образует пару с Т

Одним из общих повреждающих воздействий на ДНК является

алкилирование азотистых оснований - ковалентное присоединение метильных или этильных групп к атомам О или N.

Прямая репарация таких повреждений возможна за счет активности специфических метилтрансфераз, отщепляющих метильные группы

(таким путем репаруються О6-метилгуанин и О4-метилтимин).

Прямое удаление повреждений

Все живые организмы (от E. сoli до человека) имеют

О6-метилгуанин-метил-трансферазу (ada), которая удаляет метильную группу из О6 -метилгуанина.

При этом метилтрансфераза необратимо связывается с удаленной метильной (этильной) группой Эти метилтрансферазы не являются ферментами: они отщепляют

метильную или этильную группу от алкилированного основания и

переносят ее на один из собственных цистеиновых остатков.

Происходит необратимое ковалентное присоединение метильной или этильной группы к остатку Cys в активном центре метилазы. Алкилированный в результате собственной активности белок инактивируется, но может служить регулятором активности своего гена. Но для нового акта деметилирования необходима новая молекула белка.

Оказалось, что алкилированная метилтрансфераза служит активатором транскрипции и повышает активность ряда генов,

в том числе собственного гена ada и гена alkА, кодирующего

ДНК-N-гликозилазу, специфичную к алкилированным основаниям.

Лиа́зы — отдельный класс ферментов, катализирующих реакции негидролитического и неокислительного разрыва различных химических связей (C—C, C—O, C—N, C—S и других) субстрата, обратимые реакции образования и разрыва двойных связей, сопровождающиеся отщеплением или присоединением групп атомов по её месту, а также образованием циклических структур.

Более радикальным и эффективным путем исправления нарушений нуклеотидов является

Эксцизионная репарация (excision repair),

когда поврежденый одноцепочечный участок вырезается из ДНК, а другая (ненарушенная) цепь используется далее как матрица для нового синтеза.

Существует два варианта такой репарации.

Эксцизия оснований (base excision repair) BER удаляется один поврежденный нуклеотид

Эксцизия нуклеотидов (nucleotide excision repair) NER удаляется достаточно протяженный олигонуклеотид (12-13 н. у E.сoli и 24-32 н. у эукариотических организмов)

Последовательность событий:

Base excision repair (BER)

прокариоты и эукариоты

-Основной путь удаления модифицированных (в том числе окисленных) оснований и включенного по ошибке урацила

-Различные ДНК-гликозилазы адресно узнают поврежденные основания и удаляют их, разрезая гликозидную связь. При этом возникает AP (апуриновый/апиримидиновый) сайт.

-В клетке существует несколько АР эндонуклеаз, которые разрезают

фосфодиэфирный остов ДНК рядом с AP сайтом -AP нуклеотид удаляется экзонуклеазой /

дезоксирибофосфодиэстеразой и

-«брешь» застраивается ДНК полимеразой

При BER - Эксцизионной репарации азотистых оснований (Base Excision Repair), происходящей во всех организмах, модифицированное азотистое основание удаляется ферментом гликозилазой.

Практически на каждое аномальное основание, которое может возникнуть в ДНК, существует своя ДНК-N-гликозилаза – фермент, с высокой

специфичностью узнающий в ДНК определенное аномальное основание, например формамидопиримидин.

У E.coli есть около 20 различных гликозилаз.

Как работают ДНК-гликозилазы?

1. ДНК гликозилазы

-«выворачивают»

модифицированное основание наружу,

-разрушают гликозидную связь между основанием и

С1'-атомом дезоксирибозы,

-и таким образом отщепляют модифицированное основание от сахаро-фосфатного остова.

2. После действия ДНК-N-гликозилаз в ДНК остается

АР-сайт (апуриновий / апиримидиновий),

который узнается АР-эндонуклеазой,

которая разрывает сахарофосфатный остов ДНК в АР-сайте, гидролизуя фосфодиэфирную связь между фосфатом освобожденной от основания дезоксирибозы и предыдущим или последующим нуклеотидом (инцизия АР-сайта).

Ферменты АР-эндонуклеазы имеются у всех организмов.

Существует 2 типа этих ферментов – одни рвут фосфодиэфирную связь с 3’-конца от АР-сайта, другие – с 5’-конца.

В некоторых случаях АР-эндонуклеаза и ДНК-N-гликозилаза

совмещены в одном полипептиде.

Например, эндонуклеаза III E.coli – это АР-эндонуклеаза и гликозилаза, специфичная к дигидро- и дигидрокситимину – продуктам УФ облучения.