ДНК – это инструкция для каждого живого организма, руководящая развитием и функционированием всех биологических процессов. По сути, это молекула со структурой двойной спирали, каждая единица спирали которой содержит так называемые «основания ДНК».
Поддержание ДНК чрезвычайно важно для бесперебойной работы всех функций организма. ДНК может быть повреждена побочными продуктами клеточного метаболизма, такими как активные формы кислорода и ионизирующее излучение (УФ- и гамма-лучи). В таком сценарии набор ферментов (белков, которые действуют как катализаторы биохимических реакций) активируется для восстановления повреждений. Последовательность процессов, предпринимаемых ферментами для исправления повреждений ДНК, известна как «эксцизионная репарация оснований» (BER).
BER в основном осуществляется ферментами экзонуклеаза III (ExoIII) и полимераза I (Pol I). Несмотря на важность функций этих ферментов, механизм, лежащий в основе их координации, не был выяснен в предыдущих исследованиях.
Теперь ученые во главе с доктором Квангрогом Ли из Института науки и технологий Кванджу (GIST) в Корее использовали новейшие технологии обнаружения одиночных молекул для изучения ферментативных взаимодействий и наблюдения за механизмом BER, заполняя пробел в наших исследованиях. понимание этого механизма координации.
В своей статье, опубликованной в Science Advances ученые сообщили, что ExoIII имеет сродство к апуриновым / апиримидиновым (AP) сайтам; пятна на двойной спирали ДНК, где отсутствует основание ДНК; поврежденная ДНК. Он прикрепляется к AP-сайту в поврежденной ДНК и расщепляет двойную цепь ДНК на одну цепь, переваривая выборочное количество оснований из другой цепи. Поскольку ExoIII очень чувствителен к концентрации соли, количество переваренных оснований и результирующий размер промежутка зависят от физиологических условий соли. После этого Pol I присоединяется к 3 '(3 первичному концу) переваренной цепи ДНК и заполняет пробел.
Д-р. Ли подчеркивает суть исследования, говоря: « Интересно, что существует идеальная временная и пространственная регуляция между активностью ExoIII по созданию промежутков и активностью Pol I по заполнению промежутков, так что стабильность генома всегда сохраняется. "
Понимание роли ExoIII в BER открыло несколько дверей для будущих исследований. Например, экспрессия эндонуклеаз АР в раковых клетках значительно выше, чем в нормальных клетках, что позволяет использовать эндонуклеазы АР (например, ExoIII и APE1) в качестве биомаркера для диагностики рака. " Это исследование дает представление о механизмах работы других ферментов, участвующих в репарации ДНК. Дальнейшие исследования в этой области могут привести к технологиям целенаправленной репарации генов и разработке лекарств. " заключает д-р Ли.
Источник:
Институт науки и технологий Кванджу (GIST)
Ссылка на журнал:
Ю, Дж. ., и др. (2021) Механизм создания разрыва многофункциональной нуклеазой во время эксцизионной репарации оснований. Достижения науки . doi.org/10.1126/sciadv.abg0076.[19459005impression[19459012impression
)