DNA-(apurin eller apyrimidin plats) lyas
| Identifierare av | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DNA-(apurin eller apyrimidinplats) lyas | |||||||||
| EG nr. | 4.2.99.18 | ||||||||
| CAS-nr. | 61811-29-8 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-vy | ||||||||
| BRENDA | BRENDA inträde | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-vy | ||||||||
| KEGG | KEGG inträde | ||||||||
| MetaCyc | Metabolisk väg | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDB summa | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Enzymet DNA-(apurin- eller apyrimidin-ställe)-lyas , även kallad DNA-(apurin- eller apyrimidin-ställe) 5'-fosfomonoester-lyas (systematiskt namn) eller DNA AP-lyas (EC 4.2.99.18) katalyserar klyvningen av COP binder 3' från apurin- eller apyrimidinstället i DNA via β-elimineringsreaktion , vilket lämnar ett 3'-terminalt omättat socker och en produkt med ett terminalt 5'-fosfat. På 1970-talet visade sig denna klass av enzym reparera vid apurin- eller apyrimidin-DNA-ställen i E. coli och i däggdjursceller. Det huvudsakliga aktiva enzymet i denna klass i bakterier, och specifikt E. coli , är endonukleas typ III. Detta enzym är en del av en familj av lyaser som klyver kol-syrebindningar.
Andra namn för DNA AP-lyas inkluderar: AP-lyas ; AP endonukleas klass I ; endodeoxiribonukleas (apurin eller apyrimidin) ; deoxiribonukleas (apurin eller apyrimidin) ; E. coli endonukleas III ; fag-T4 UV-endonukleas ; Micrococcus luteus UV-endonukleas ; AP-ställe-DNA 5'-fosfomonoester-lyas ; och röntgenendonukleas III .
Strukturstudier
Eftersom DNA AP-lyas är en klass av strukturer som har många målgener som kodar för olika varianter av enzymet, finns det ingen enskild enzymstruktur som kan användas som exempel som omfattar alla versioner av enzymet. I mars 2015 99 strukturer lösts för denna klass av enzymer. Exempel från PDB är accessionskoderna 1ENI , 1ENJ , 1ENK , 1K3W , 1K3X , 1K82 , 1N39 , 1N3A , 1N3C , 1VAS , 1XG7 , 1XQO , 1XAB0 , 2 EAK0 , 2 , 2 , 6 , 2NOB , 2NOE , 2NOF , 2NOH , 2NOI , 2NOL , 2NOZ , 2OPF , 3TWK , 3TWL , 3TWM och 4PII .
Mekanism
AP-lyasenzymer katalyserar reaktioner analoga med β-elimineringsreaktion. Initialt innehåller AP-hydrolyser, såsom apurin- eller apyrimidin-endonukleas I ett Mg2 + -aktivt ställe som klyver DNA på 5'-sidan, vilket ger ett 5'-deoxiribosfosfat och 3'-OH. Ett AP-ställe i DNA uppstår när den glykosyliska bindningen som förbinder purin- eller pyrimidinbasen med deoxiribossockret klyvs. Denna reaktion kallas depurinering eller depyrimidinering. Sockret vid AP-stället är en mycket instabil cyklisk karboxoniumjon som genomgår snabb hydrolys för att ge en diastereomer blandning av 2-deoxi-α- D -ribos och 2-deoxi-β- D -ribos. AP-lyasenzymer kan fångas på både förinskuret och oinskuret AP-DNA av ett reduktionsmedel såsom natriumborhydrid . Dessutom fortskrider den katalytiska mekanismen för AP-lyaser, β-elimineringsreaktionen, genom en iminenzym-DNA-mellanprodukt.
Biologisk funktion
I E. coli hjälper DNA AP-lyas (endonukleas III) till att reparera oxidativ skada på DNA-baser genom att katalysera utskärningen av de skadade pyrimidinerna och purinerna från ringmättnad eller öppning från DNA-ryggraden. Denna skada kan orsakas av icke-enzymatisk hydrolys och/eller exponering för joniserande strålning.
Både UV-endonukleas V från bakteriofag T4 (UV-endonukleas V) och UV-endonukleas III från E. coli katalyserar N-glykosylas och de 3'-abasiska endonukleasreaktionerna. Bakteriofag T4 och Micrococcus luteus UV-endonukleaser visades faktiskt inte vara under klassen "endonukleas", utan snarare var β-elimineringskatalysatorer för reaktioner vid AP-ställen vid C 3' -OP- bindningen - vilket därmed klassificerade dem som AP-lyaser. Fag-T4 UV-endonukleaser katalyserar också reaktionen av 5-reaktionen, och skär C 5' -OP-bindning vid AP-ställen, även om denna reaktion är långsam och enzymet fortfarande bör klassificeras som AP-lyas. Denna öppna ring tillåter ersättning av den korrekta basen med andra enzymer.
DNA AP-lyasaktivitet har dokumenterats ha liknande funktion i både E. Coli och hos människor. En homolog av endonukleas III, human endonukleas III homolog 1 eller hNTH1 fungerar på liknande sätt i människor som dess homolog gör i E. Coli .
Sjukdomsrelevans
DNA-skador är allestädes närvarande bland alla livsformer. Det finns uppskattningsvis 1 x 10 −4 till 1 x 10 −6 mutationer per mänsklig könscell , vilket följer på att hitta minst en mutation vid ett specifikt lokus per en miljon könsceller. DNA är den enda biologiska molekylen som enbart förlitar sig på reparation av befintliga molekyler, och är den största molekylen som kan fortsätta att fungera även om det finns många mutationer; sålunda ackumuleras mutationer över tiden. Men utan denna reparation kan tillstånd som UV-känsligt syndrom , xeroderma pigmentosum och Cockayne syndrom uppstå.
Exempel
Den minst allvarliga av de tre, personer som lider av UV-känsligt syndrom upplever UV-överkänslighet. Syndromet uppstår från en mutation i proteinet KIAA1530 . Till skillnad från andra svåra tillstånd som involverar hudcancer och avsevärt minskad livslängd, kan detta tillstånd resultera i fräknar och andra hudfläckar, men ökar inte sannolikheten för att attrahera en hudcancer. Detta tillstånd är så sällsynt att det har dokumenterats förekomma hos sju individer över hela världen. Det spekuleras dock i att detta tillstånd är understuderat, och det finns faktiskt fler individer som lever med syndromet.
Xeroderma pigmentosum eller XP är en sällsynt genetisk sjukdom som förekommer över hela världen. På drabbade personer är exponeringen för UV-strålning, särskilt från solen, begränsad och solpigmentering och xeros förekommer. De drabbade kan tappa ögonbrynen, bli blodsprängda i ögonen och i extrema obehandlade fall kan de resultera i extrema fotoskador som resulterar i hudcancer och minskad livslängd på grund av metastaserande malignt melanom och skivepitelcancer . Vissa studier rapporterar dock att experimentella behandlingar med reparationsenzym T4 endonukleas V och oralt isotretinoin kan vara användbara för att förebygga hudcancer som förvärvats av sjukdomen.
Om transkriptionskopplad reparation går förlorad har det liten effekt på mutagenes; detta har emellertid allvarliga konsekvenser för progeroidsyndrom , särskilt i gener som kodar för CSA- och CSB-proteiner. Mutationer i dessa gener orsakar Cockayne Syndrome , som kännetecknas av tidigt upphörande av tillväxt och utveckling, vilket leder till allvarlig och progressiv neurodysfunktion associerad med demyelinisering, sensorineural hörselnedsättning, grå starr, kakexi och skörhet. Den genomsnittliga livslängden för patienter med sjukdomen är 12 år. För CS Typ II-patienter som har liten neural tillväxt efter födseln minskar livslängden signifikant till 7 år efter födseln. Detta tillstånd kan uppstå tillsammans med xeroderma pigmentosum, vilket resulterar i xeroderma pigmentosum-cockayne syndrom ( XP-CS) .
