stringtranslate.com

Спора фотопродукт лиаза

Лиаза фотопродукта спор ( EC 4.1.99.14 SP лиаза , SPL , SplB , SplG ) — радикальный фермент SAM , который восстанавливает сшивку ДНК оснований тимина, вызванную УФ-излучением . Существует несколько типов сшивки тимина, но SPL нацелен конкретно на 5-тиминил-5,6-дигидротимин , который также называется фотопродуктом споры (SP). [1] [2] Фотопродукт споры является преобладающим типом сшивки тимина в прорастающих эндоспорах, поэтому SPL уникален для организмов, которые производят эндоспоры, таких как Bacillus subtilis . [3] Другие типы сшивки тимина, такие как циклобутановые пиримидиновые димеры (CPD) и пиримидиновые (6-4) пиримидоновые фотопродукты (6-4PPs), реже образуются в эндоспорах. Эти различия в сшивании ДНК являются функцией различной структуры ДНК. Геномная ДНК споры содержит много связывающих ДНК белков, называемых малыми кислоторастворимыми белками, [4] которые изменяют ДНК с традиционной конформации B-формы на конформацию A-формы. [5] [6] Считается, что это различие в конформации является причиной того, что спящие споры преимущественно накапливают SP в ответ на УФ-излучение, а не другие формы сшивания. [1] [5] [6] Споры не могут восстанавливать сшивание, находясь в состоянии покоя, [3] вместо этого SP восстанавливаются во время прорастания, чтобы позволить вегетативной клетке нормально функционировать. [7] Если не восстанавливать, фотопродукт споры и другие типы сшивания могут вызывать мутации, блокируя транскрипцию и репликацию после точки сшивания. [3] Механизм восстановления, использующий лиазу фотопродукта споры, является одной из причин устойчивости некоторых бактериальных спор.

Механизм, с помощью которого функционирует SPL, еще не полностью изучен [8], хотя известно, что он катализирует светонезависимую репарацию [8] фотодимера 5-тиминил-5,6-дигидротимина , сшивающего посредством серии радикальных реакций, чтобы вернуть два функциональных тиминовых кольца [9] [3], как показано на рисунке ниже. SPL является частью семейства радикальных ферментов SAM, поэтому известно, что он имеет консервативные аспекты своей структуры и механизма, которые позволяют характеризовать его как радикальный фермент SAM. [8] Радикальные ферменты SAM имеют консервативный мотив цистеина, кластер железа и серы внутри мотива цистеина, а также S-аденозил-L-метионин (SAM) в качестве кофактора. [8] Общий радикальный механизм SAM включает восстановление кластера железа и серы внутри фермента и передачу электрона кофактору (SAM), который расщепляет часть структуры и образует 5'-дезоксиаденозильный радикал. [8] Этот 5'-дезоксиаденозильный радикал затем удаляет атом водорода из субстрата, образуя 5'-дезоксиаденозин и производя радикал на субстрате, который перестраивается, образуя продукт. [8] Учитывая, что полный механизм функции SPL полностью не охарактеризован, будущие исследования, вероятно, будут сосредоточены на выяснении этого процесса.

Спороспецифическая фотопродуктовая лиаза является частью одного из двух основных путей, которые используются для восстановления поперечно связанного 5-тиминил-5,6-дигидротимина, вызванного УФ-излучением: специфическая для спор система репарации ДНК (которая использует спороспецифическую фотопродуктовую лиазу) и общий путь эксцизионной репарации нуклеотидов (NER). [7] [8] Спороспецифическая система репарации ДНК специфична для SP, тогда как NER способна восстанавливать другие типы димеров тимина, такие как CPD и 6-4PP. [7] Споры проявляют высокую восприимчивость к УФ-излучению только тогда, когда оба пути репарации скомпрометированы. [7]

Ссылки

  1. ^ ab Moeller, Ralf (январь 2007 г.). «Формирование фотопродуктов бипиримидина ДНК в эндоспорах Bacillus subtilis под действием УФ-излучения и их восстановление во время прорастания». International Microbiology . 10 (10): 39–46. doi :10.2436/20.1501.01.6. PMID  17407059. S2CID  10929405.
  2. ^ Мунаката, Нобуо (апрель 1972 г.). «Генетически контролируемое удаление «спорового фотопродукта» из дезоксирибонуклеиновой кислоты облученных ультрафиолетом спор Bacillus subtilis». Журнал бактериологии . 111 (1): 192–8. doi :10.1128/JB.111.1.192-198.1972. PMC 251257. PMID  4204907 . 
  3. ^ abcd Buis JM, Cheek J, Kalliri E, Broderick JB (сентябрь 2006 г.). «Характеристика активной лиазы фотопродукта спор, фермента репарации ДНК в суперсемействе радикальных S-аденозилметионинов». Журнал биологической химии . 281 (36): 25994–6003. doi : 10.1074/jbc.M603931200 . PMID  16829680.
  4. ^ Сетлоу, Питер (1988). «Маленькие кислоторастворимые споровые белки видов Bacillus: структура, синтез, генетика, функция и деградация». Annual Review of Microbiology . 42 : 319–338. doi :10.1146/annurev.mi.42.100188.001535. PMID  3059997.
  5. ^ ab Nicholoson, W (октябрь 1991 г.). «Ультрафиолетовое облучение ДНК в комплексе с небольшими кислоторастворимыми белками альфа/бета-типа из спор видов Bacillus или Clostridium приводит к образованию фотопродуктов спор, но не димеров тимина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (19): 8288–8292. Bibcode : 1991PNAS ...88.8288N. doi : 10.1073/pnas.88.19.8288 . PMC 52493. PMID  1924287. 
  6. ^ ab Mohr, S (январь 1991). «Связывание небольших кислоторастворимых споровых белков из Bacillus subtilis изменяет конформацию ДНК с B на A» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (1): 77–81. Bibcode :1991PNAS...88...77M. doi : 10.1073/pnas.88.1.77 . PMC 50751 . PMID  1898779. 
  7. ^ abcd Ян, Линьлинь; Ли, Лэй (2014-12-04). «Споровая фотопродуктовая лиаза: известное, противоречивое и неизвестное». Журнал биологической химии . 290 (7): 4003–4009. doi : 10.1074/jbc.r114.573675 . ISSN  0021-9258. PMC 4326811. PMID 25477522  . 
  8. ^ abcdefg Берто, Оливье; Бендждиа, Альхосна (январь 2017 г.). «Репарация ДНК с помощью радикального фермента SAM Spore Photoproduct Lyase: от биохимии к структурным исследованиям». Фотохимия и фотобиология . 93 (1): 67–77. doi : 10.1111/php.12702 . ISSN  0031-8655. PMID  28027411.
  9. ^ Wang SC, Frey PA (март 2007). «S-аденозилметионин как окислитель: радикальное суперсемейство SAM». Trends in Biochemical Sciences . 32 (3): 101–10. doi :10.1016/j.tibs.2007.01.002. PMID  17291766.Обратите внимание, что чертежи SPL в этой статье неверны и исправлены.

Внешние ссылки