-
Повреждение ДНК ультрафиолетовым излучением: ТТ-димер (1N4I) и фотолиаза (1TEZ)
ДНК-фотолиаза — это фермент, репарирующий циклобутановые пиримидиновые димеры, образующиеся в цепях молекулы ДНК в результате воздействия ультрафиолетового излучения. В зависимости от длины волны выделяют три типа ультрафиолетового излучения: UV-A, UV-B и UV-C. Земной поверхности достигают только первые два. Несмотря на то, что эти типы излучения являются относительно слабыми, их энергии хватает на то, чтобы вызывать химические изменения в молекуле ДНК [1]. Ультрафиолет разрушает связи в гетероциклических молекулах пиримидиновых азотистых оснований. Если при этом в последовательности ДНК два пиримидиновых нуклеотида находятся рядом, возможно образование ковалентных связей между их азотистыми основаниями [2]. В результате этого появляется пиримидиновый димер циклобутанового типа, который нарушает третичную структуру молекулы ДНК. Тиминовые, цитозиновые и тимин-цитозиновые димеры могут существовать в четырех различных конформациях: цис-син , цис-анти, транс-син и транс-анти. Эти стереоизомеры образуются с разной эффективностью и встречаются с разной частотой. Наиболее распространенными являются цис-син тиминовые димеры (на иллюстрации; ТТ-димер обозначен синим оттенком) [3]. Помимо циклобутановых димеров воздействие ультрафиолета может вызывать формирование пиримидин-(6-4)-пиримидоновых фотопродуктов. В этом случае образуется связь между 6 и 4 атомами соседствующих пиримидиновых колец. Такие фотопродукты менее распространены, чем циклобутановые димеры и чаще встречаются в последовательностях 5’-TC и 5’-CC [4]. Пиримидиновые димеры препятствуют правильной работе ДНК-полимеразы, что приводит к возникновению точечных мутаций. Существует ряд вариантов репарации пиримидиновых димеров [5]. Наиболее простой из них — это фотореактивация. Этот процесс осуществляет фермент ДНК-фотолиаза, который использует для своей работы энергию света синей и фиолетовой части спектра [6]. Фотолиазы — это мономерные FAD-зависимые ферменты, содержащие две хромофорные группы, улавливающие фотоны [1]. На одну клетку обычно приходится несколько молекул фотолиазы. Разные типы этих ферментов, ответственные за репарацию разных фотопродуктов, встречаются у большинства организмов, хотя у многих млекопитающих фотолиазы неактивны или отсутствуют [7]. На приведенном изображении представлена молекула фотолиазы Anacystis nidulans, в активном центре которой находится тиминовый димер. Модель создана на основе кристаллической структуры, описанной в 2004 году [8].
Еще: |
Над проектом работали:
1. Sinha R.P., Hader D-P. UV-induced DNA damage and repair: a review. Photochem. Photobiol. Sci., 2002, 1, 225–236. 2. M. H. Patrick and R. 0. Rahn, Photochemistry of DNA and polynucleotides: photoproducts, in S. Y. Wang ted.), Photochemishy and photobiology of nucleic acids, Vol. 2, Academic Press, New York, 1976, pp. 35-95. 3. Setlow RB, Carrier WL. Pyrimidine dimers in ultraviolet-irradiated DNA's. J Mol Biol. 1966 May;17(1):237-54. 4. Yoon JH, Lee CS, O'Connor TR, Yasui A, Pfeifer GP. The DNA damage spectrum produced by simulated sunlight. J Mol Biol. 2000 Jun 9;299(3):681-93. 5. Heelis PF, Kim ST, Okamura T, Sancar A. The photo repair of pyrimidine dimers by DNA photolyase and model systems. J Photochem Photobiol B. 1993 Mar;17(3):219-28. 6. Sancar A. Structure and function of DNA photolyase and cryptochrome blue-light photoreceptors. Chem Rev. 2003 Jun;103(6):2203-37. 7. Yasui A, Eker AP, Yasuhira S, Yajima H, Kobayashi T, Takao M, Oikawa A. A new class of DNA photolyases present in various organisms including aplacental mammals. EMBO J. 1994 Dec 15;13(24):6143-51. 8. Mees A, Klar T, Gnau P, Hennecke U, Eker AP, Carell T, Essen LO. Crystal structure of a photolyase bound to a CPD-like DNA lesion after in situ repair. Science. 2004 Dec 3;306(5702):1789-93.
|
