Base excision repair ( BER) er et DNA - reparationssystem , der fjerner beskadigede nitrogenholdige baser fra dobbelthelixen . BER begynder med genkendelse og fjernelse af den beskadigede base af DNA-glycosylaser . Dernæst fjerner en speciel endonuklease et kædefragment, der indeholder et nukleotid uden base, og DNA-polymeraser udfylder hullet. Der skelnes mellem spot-patch BER, hvor kun nukleotidet uden en nitrogenbase fjernes, eller short-patch BER, hvor et kort fragment indeholdende det beskadigede nukleotid fjernes [1] .
BER begynder med genkendelse af beskadigede baser (for eksempel alkylerede ), uparrede baser, samt uracil , som normalt er fraværende i DNA , og kun er i RNA , af DNA-glycosylaser . Glycosylase skærer bindingen af den nitrogenholdige base til deoxyribose og fjerner den fra DNA. Nogle glycosylaser er også lyaser og introducerer et brud i DNA-strengen fra 3'-enden af det beskadigede nukleotid, ved at bruge aminogruppen som en angribende gruppe. Det videre reparationsforløb bestemmes af, om lyasen deltog i fjernelse af skader [2] .
Hvis glycosylasen fungerede som en lyase, så følger BER pletplasterruten. AP-endonukleasen APE1 introducerer et brud i 5'-enden af det beskadigede nukleotid, og det forlader DNA'et. Det resulterende hul opbygges af DNA-polymerase β og ligeres af DNA-ligase XRCC1 /Lig3 [3] .
Hvis der ikke var nogen lyaseaktivitet, binder APE1-endonukleasen til det dannede AP-sted (det vil sige en purin og en pyrimidin ), som fjerner det beskadigede nukleotid og fra to til ti af dets naboer. Yderligere opbygger replikationskomplekset, der består af DNA-polymeraser δ og ε Fortrængte normale nukleotider fjernes af FEN1 endonuklease . Dernæst ligeres det nyligt syntetiserede sted med ligase 1 [3] .
Mekanismen for genkendelse af beskadigede baser er normalt baseret på det faktum, at de bryder strukturen af DNA-dobbelthelixen og "springer ud" af helixen og kommer direkte ind i det aktive center af glycosylase [4] .
Beskadigede baser er ikke altid genstand for fjernelse. For eksempel under reparationen af methylerede adenin- nukleotider oxideres methylgruppen af specielle enzymer til CH 2 OH, hvorefter formaldehyd (HCHO) frigives, og den oprindelige struktur af adenin genoprettes [5] .
Valget af BER-vej - plet eller kort plaster - kan også afhænge af cellecyklusstadiet og graden af celledifferentiering [ 6] . Derudover bruges de to mekanismer af forskellige organismer ved forskellige frekvenser. For eksempel ser gæren Saccharomyces cerevisiae ud til at mangle plasterreparation, da der ikke er identificeret nogen humane genhomologer , hvis proteinprodukter er involveret i denne vej [7] .
Defekter i forskellige DNA-reparationsveje bidrager til udviklingen af cancer , og BER er ingen undtagelse. I en lang række organismer fører forstyrrelser i de gener, hvis proteinprodukter er involveret i BER, til en kraftig stigning i hyppigheden af mutationer , hvilket er en forudsætning for kræft. Faktisk er somatiske mutationer, der påvirker DNA-polymerase β, observeret i 30% af kræfttilfældene, og nogle af dem forårsager malign transformation i mus [8] . Aktiviteten med at reparere beskadigede baser og nukleotider i nøgne muldvarp rotteceller er meget højere end i museceller og kan være ansvarlig for, at den gennemsnitlige levetid for denne gnaver er 30 år (hvorimod den i en normal mus er halvandet år ) [9] . Mutationer i DNA-glycosylasen MUTYH øger risikoen for at udvikle tyktarmskræft [10] .
| DNA reparation | |
|---|---|
| Udskæringsreparation |
|
| Andre former for erstatning |
|
| Andre proteiner |
|
| Regulering |
|