stringtranslate.com

Дезоксирибонуклеаза IV

Дезоксирибонуклеаза IV (индуцированная фагом T4) ( EC 3.1.21.2, эндодезоксирибонуклеаза IV (индуцированная фагом T4) , эндонуклеаза IV E. coli , эндодезоксирибонуклеаза , редоксиэндонуклеаза , дезоксирибоэндонуклеаза , эндонуклеаза II Escherichia coli , эндонуклеаза II , ДНК-аденин-трансфераза ) катализирует деградацию нуклеотидов [1] в двуцепочечной ДНК , атакуя 5'-конец. [2] [3] [4]

Дезоксирибонуклеаза IV — это тип дезоксирибонуклеазы, которая обладает как экзонуклеолитической, так и эндонуклеолитической активностью. [1] Она функционирует на абазических или апуриновых-апиримидиновых участках, когда клетка проходит путь эксцизионной репарации нуклеотидов . [5] Кроме того, эндонуклеаза IV состоит из нескольких видов активности, таких как AP-эндонуклеаза, 3'-диэстераза, 3'->5' экзонуклеаза и 3'-фосфатаза. [6]

Эндонуклеаза IV кодируется denB бактериофага T4, а ее связывающая последовательность — 5′-dT||dCdAdCdTdTdC-3′. Было обнаружено, что остаток серина 176 играет решающую роль в увеличении скорости гидролиза эндонуклеазы консенсусной последовательности, содержащей цитидин. Эндонуклеаза IV относится к структурно схожим членам с апиримидиновой эндонуклеазой I (APE1). [7]

Открытие

Дезоксирибонуклеаза IV была впервые выделена из тканей кролика в 1968 году. В частности, она была обнаружена в костном мозге кролика Линдалем. [8] И ее молекулярная масса была определена как 42 000 дальтон . Было обнаружено, что этот фермент напоминает несколько видов микробной эндонуклеазной активности ДНК-полимеразы I, обнаруженной в Escherichia coli , которые, по-видимому, необходимы для восстановления и рекомбинации ДНК. [9] Он также напоминает гамма-экзонуклеазу, которая выполняет важную функцию в рекомбинации бактериофага. [10]

Структура

ДНКаза IV состоит из 185 аминокислотных остатков с ионами магния , действующими в качестве кофактора. Двухвалентные ионы металлов, такие как Mg²⁺, действуют в качестве кофактора во время расщепления 5'-мононуклеотидов. [11] ДНКаза IV предпочитает атаковать нативную ДНК, действуя как эндонуклеаза с ионами металлов Mg++ или Mn++. [12] Ее бета-ствольное ядро ​​TIM окружено спиралями с тремя ионами металлов — либо тремя Zn2+, либо двумя Zn2+ и одним Mn2+, что играет решающую роль в эксцизионной репарации AP. [13]

Функция

ДНКаза IV атакует dsDNA на 5' концах, высвобождая 5' мононуклеотиды, но она не атакует какие-либо мономеры в полидезоксирибонуклеотидах случайным образом. Она расщепляет полидезоксирибонуклеотиды экзонуклеолитическим образом с 5' конца, то есть она удаляет нуклеотидную цепь, которая примыкает к 5' концевому концу, а не расщепляет нуклеотид, расположенный в середине цепи. ДНКаза IV работает, атакуя несколько полинуклеотидных цепей одновременно. [10] Поскольку она не расщепляет dsDNA процессивным образом, скорость гидролиза этого фермента выше, чем у нативной ДНК с точки зрения кинетики. [14] ДНКаза IV не распознает специфические последовательности на ДНК для неступенчатого расщепления. Однако для этого требуются две пары оснований в одном месте расщепления, а другое место расщепления двухцепочечной ДНК должно иметь более 10 пар оснований. [12]

Активность ферментов в клеточной среде и ДНК

70% общей активности ДНКазы IV было обнаружено в цитоплазме, а 30% — в ядрах клеток. [1] В организме человека ДНКаза IV была необходима для расщепления промежуточного продукта реакции, образующегося при смещении цепи матрицы во время заполнения пробелов. [15]

Во время активности эндонуклеазы конформационные изменения в ДНК происходят таким образом, что обнажается абазический участок путем изгиба ДНК на 90 градусов, что подразумевает выворачивание сахарного фрагмента в небольшой карман, который не будет образовывать пару оснований Уотсона-Крика. [13]

ДНКаза IV действует на двухцепочечную ДНК при репарации, разрывая фосфодиэфирные связи, но число расщеплений, производимых этим ферментом, меньше степени полимеризации ДНК. [14]

Разница между ДНКазой III и ДНКазой IV

В грубых клеточных экстрактах из лимфоидных органов ДНКаза III и ДНКаза IV проявляют большую активность, поскольку активность ДНКазы I ингибируется. Активность ДНКазы III и ДНКазы IV зависит от двух Mg++ в качестве кофакторов, и эти ферменты локализуются в ядрах клеток. Несмотря на то, что для их функционирования требуется один и тот же двухвалентный металл, существуют большие различия в освобождении полинуклеотидов. ДНКаза III расщепляет одну цепь ДНК с 3'-конца, а ДНКаза IV расщепляет двойную цепь ДНК с 5'-конца. [10] Поскольку ДНКаза III расщепляет одноцепочечную ДНК, скорость гидролиза ДНКазы III выше, чем у ДНКазы IV. [1]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Robins P, Pappin DJ, Wood RD, Lindahl T (ноябрь 1994 г.). «Структурная и функциональная гомология между ДНКазой IV млекопитающих и 5'-нуклеазным доменом ДНК-полимеразы I Escherichia coli». Журнал биологической химии . 269 (46): 28535–28538. doi : 10.1016/s0021-9258(19)61935-6 . PMID  7961795.
  2. ^ Фридберг EC, Голдтуэйт DA (март 1969). «Эндонуклеаза II E. coli. I. Выделение и очистка». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 62 (3): 934–940. Bibcode :1969PNAS...62..934F. doi : 10.1073/pnas.62.3.934 . PMC 223688. PMID  4895219 . 
  3. ^ Hadi SM, Goldthwait DA (декабрь 1971 г.). «Эндонуклеаза II Escherichia coli. Деградация частично депуринированной дезоксирибонуклеиновой кислоты». Биохимия . 10 (26): 4986–4993. doi :10.1021/bi00802a024. PMID  4944066.
  4. ^ Садовски ПД, Гурвиц Дж (ноябрь 1969). «Ферментативное разрушение дезоксирибонуклеиновой кислоты. I. Очистка и свойства эндонуклеазы II из инфицированной фагом Т4 Escherichia coli». Журнал биологической химии . 244 (22): 6182–6191. doi : 10.1016/S0021-9258(18)63523-9 . PMID  4310836.
  5. ^ Фридберг EC, Хади SM, Голдтуэйт DA (ноябрь 1969). «Эндонуклеаза II Escherichia coli. II. Свойства фермента и исследования деградации алкилированной и нативной дезоксирибонуклеиновой кислоты». Журнал биологической химии . 244 (21): 5879–5889. doi : 10.1016/S0021-9258(18)63556-2 . PMID  4981786.
  6. ^ Керинс СМ, Колинз Р, Маккарти ТВ (январь 2003 г.). «Характеристика экзонуклеазной активности эндонуклеазы IV 3'-5'». Журнал биологической химии . 278 (5): 3048–3054. doi : 10.1074/jbc.m210750200 . PMID  12444080.
  7. ^ Хирано Н, Ошима Х, Сакашита Х, Такахаши Х (29.11.2007). «Ser176 эндонуклеазы IV Т4 имеет решающее значение для ограниченного и поляризованного специфического для dC расщепления одноцепочечной ДНК, вовлеченной в ограничение содержащей dC ДНК в хозяине Escherichia coli». Nucleic Acids Research . 35 (20): 6692–6700. doi :10.1093/nar/gkm722. PMC 2175332. PMID  17913749 . 
  8. ^ Grondal-Zocchi, G.; Verly, WG (1985-01-15). «Дезоксирибонуклеаза IV из хроматина печени крысы и удаление апуриновых участков из депуринированной ДНК». The Biochemical Journal . 225 (2): 535–542. doi :10.1042/bj2250535. ISSN  0264-6021. PMC 1144621. PMID 3977844  . 
  9. ^ Lindahl T, Gally JA, Edelman GM (февраль 1969). «Дезоксирибонуклеаза IV: новая экзонуклеаза из тканей млекопитающих». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 62 (2): 597–603. Bibcode :1969PNAS...62..597L. doi : 10.1073/pnas.62.2.597 . PMC 277851. PMID  5256235 . 
  10. ^ abc Lindahl T, Gally JA, Edelman GM (февраль 1969). «Дезоксирибонуклеаза IV: новая экзонуклеаза из тканей млекопитающих». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 62 (2): 597–603. doi : 10.1073/pnas.62.2.597 . PMC 277851. PMID  5256235 . 
  11. ^ Mishra NC (1995). Молекулярная биология нуклеаз. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-7658-0. OCLC  31436640.
  12. ^ ab Campbell, Aine M.; Winder, Frank G. (август 1983 г.). «Свойства дезоксирибонуклеазы 4 из Aspergillus nidulans». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 746 (3): 125–132. doi :10.1016/0167-4838(83)90065-1. PMID  6349692.
  13. ^ ab Tsutakawa SE, Lafrance-Vanasse J, Tainer JA (июль 2014 г.). «Передовые разработки в области восстановления ДНК, лицензирования и точности: нуклеазы восстановления ДНК и РНК формируют ДНК, чтобы дважды измерить и один раз отрезать». DNA Repair . 19 : 95–107. doi :10.1016/j.dnarep.2014.03.022. PMC 4051888 . PMID  24754999. 
  14. ^ ab Lindahl, Tomas (февраль 1971 г.). «The Action Pattern of Mammalian Deoxyribonuclease IV». European Journal of Biochemistry . 18 (3): 415–421. doi :10.1111/j.1432-1033.1971.tb01258.x. ISSN  0014-2956. PMID  5100828.
  15. ^ Klungland A, Lindahl T (июнь 1997 г.). «Второй путь завершения эксцизионной репарации оснований ДНК человека: восстановление с очищенными белками и потребность в ДНКазе IV (FEN1)». The EMBO Journal . 16 (11): 3341–3348. doi :10.1093/emboj/16.11.3341. PMC 1169950. PMID  9214649 . 

Внешние ссылки