Base excision repair ( BER) je systém opravy DNA , který odstraňuje poškozené dusíkaté báze z dvojité šroubovice . BER začíná rozpoznáním a odstraněním poškozené báze DNA glykosylázami . Dále speciální endonukleáza odstraní fragment řetězce obsahující nukleotid bez báze a mezeru vyplní DNA polymerázy . Rozlišuje se mezi spot-patch BER, ve kterém je odstraněn pouze nukleotid bez dusíkaté báze, nebo short-patch BER, kdy je odstraněn krátký fragment obsahující poškozený nukleotid.[1] .
BER začíná rozpoznáním poškozených bází (například alkylovaných ), nepárových bází a uracilu , který normálně chybí v DNA a je pouze v RNA , pomocí glykosyláz DNA . Glykosyláza štěpí vazbu dusíkaté báze na deoxyribózu a odstraňuje ji z DNA. Některé glykosylázy jsou také lyázy a zavádějí přerušení do řetězce DNA od 3' konce poškozeného nukleotidu, přičemž jako útočnou skupinu používají aminoskupinu . Další průběh opravy je dán tím, zda se lyáza podílela na odstranění poškození [2] .
Pokud glykosyláza fungovala jako lyáza, pak BER sleduje cestu bodové náplasti. AP endonukleáza APE1 zavádí zlom na 5' konci poškozeného nukleotidu a opouští DNA. Výsledná mezera je vytvořena DNA polymerázou β a ligována pomocí DNA ligázy XRCC1 /Lig3 [3] .
Pokud nedošlo k lyasové aktivitě, pak se endonukleáza APE1 naváže na vytvořené AP místo (tj. purin a pyrimidin ), čímž se odstraní poškozený nukleotid a dva až deset jeho sousedů. Dále, replikační komplex, sestávající z DNA polymeráz δ a ε a dalších složek, vytváří mezeru a vytlačuje blízké normální nukleotidy. Vytěsněné normální nukleotidy jsou odstraněny endonukleázou FEN1 . Dále je nově syntetizované místo ligováno ligázou 1 [3] .
Mechanismus rozpoznání poškozených bází je obvykle založen na tom, že rozbijí strukturu dvoušroubovice DNA a „vyskočí“ ze šroubovice a dostanou se přímo do aktivního centra glykosylázy [4] .
Poškozené základny nemusí být vždy odstraněny. Například při opravě methylovaných adeninových nukleotidů je methylová skupina oxidována speciálními enzymy na CH 2 OH, poté se uvolňuje formaldehyd (HCHO) a obnovuje se původní struktura adeninu [5] .
Volba dráhy BER – spot nebo short patch – může také záviset na stadiu buněčného cyklu a stupni buněčné diferenciace [6] . Navíc tyto dva mechanismy používají různé organismy na různých frekvencích. Zdá se například, že kvasinka Saccharomyces cerevisiae postrádá opravu záplat, protože nebyly identifikovány žádné homology lidských genů , jejichž proteinové produkty se účastní této dráhy [7] .
Defekty v různých opravných drahách DNA přispívají k rozvoji rakoviny a BER není výjimkou. U široké škály organismů vedou poruchy v genech , jejichž proteinové produkty se podílejí na BER, k prudkému zvýšení frekvence mutací , což je předpokladem pro vznik rakoviny. Somatické mutace ovlivňující DNA polymerázu β jsou skutečně pozorovány u 30 % rakovin a některé z nich způsobují maligní transformaci u myší [8] . Aktivita opravy poškozených bází a nukleotidů v buňkách krys nahých je mnohem vyšší než v buňkách myší a může být zodpovědná za to, že průměrná délka života tohoto hlodavce je 30 let (zatímco u normální myši je to jeden a půl roku). ) [9] . Mutace v DNA glykosyláze MUTYH zvyšují riziko vzniku rakoviny tlustého střeva [10] .
| oprava DNA | |
|---|---|
| Excizní oprava |
|
| Jiné druhy oprav |
|
| Jiné proteiny |
|
| Nařízení |
|