DNA glicosilase de timina

Timina-DNA glicosilase Descrição desta imagem, também comentada abaixo Estrutura de uma timina DNA glicosilase ( PDB  1WYW ) Data chave
EC No. EC 3.2.2.29
Atividade enzimática
IUBMB Entrada IUBMB
IntEnz Vista IntEnz
BRENDA Entrada BRENDA
KEGG Entrada KEGG
MetaCyc Via metabólica
PRIAM Perfil
PDB Estruturas

A timina DNA glicosilase ou timina DNA glicosilase específica para incompatibilidade G / T ( TDG ) é uma enzima . Em humanos, é uma proteína monomérica de 410 aminoácidos codificada por 1233  pares de bases no locus 24.1 do cromossomo 12 . É uma proteína que atua em vários níveis de regulação, mas tem uma função catalisadora  : o reparo do DNA .

usar

Desde as descobertas de glicosilases de DNA na década de 1975, variações na glicosilase de DNA de timina têm sido usadas para determinar parentesco na árvore filogenética de vertebrados porque uma certa homologia é mantida ao longo do tempo e entre diferentes espécies. Este é caracterizado pela conservação do sítio catalítico de TDG. A uracila DNA glicosilase (MUG) desempenha o mesmo papel em outros ramos . Parece, por exemplo, que o MUG de Escherichia coli tem 37% de homologia com o TDG humano.

Substratos TDG

A timina DNA glicosilase não pode remover um par de bases A / T, por exemplo, uma vez que não é uma incompatibilidade. Além disso, o TDG é incapaz de reparar o DNA de fita simples, apenas o DNA de fita dupla. Ele preferencialmente reconhece e sinaliza tinas e uracilos de incompatibilidades T / G e U / G, muitas vezes criadas por desaminações espontâneas de citosina ou 5-metilcitosina . O TDG também é capaz de extirpar uracila e 5-bromouracila . Além disso, alguns tratamentos de câncer são ineficazes devido à capacidade do TDG de substituir o 5-fluorouracil . Parece que esta glicosilase tem a capacidade de reparar bases danificadas ligadas com tinas e citosinas , mas esta hipótese é bastante controversa.

Princípios de reparo de DNA

Durante sua vida, uma célula, independentemente de sua origem, é confrontada com eventos que podem gerar erros de replicação ou mesmo mutações em seu DNA. Esses erros são possivelmente criados pela desaminação, oxidação ou alquilação de bases nucleicas. Além disso, os raios X ou raios UV têm a capacidade de danificar o DNA. Muitos métodos são usados ​​pela célula para reparar seu DNA e aquele usado, assim como as enzimas envolvidas dependem, entre outras coisas, da importância da mutação. Na verdade, os últimos não criam o mesmo grau de distorção da dupla hélice quando ocorrem. Uma incompatibilidade de base nucleica simples não produz distorção de DNA suficiente para ser reconhecida por todas as enzimas de reparo. Por outro lado, a timina DNA glicosilase é capaz de detectar esse erro e corrigi-lo.

Diz-se que o TDG é uma glicosilase monofuncional, ou seja, hidrolisa a ligação N-glicosídica entre a estrutura do fosfato de desoxirribose e a base danificada para criar um sítio abásico ou "sítio AP". Não é capaz de cortar o próprio esqueleto, outras enzimas terão essa tarefa.

A fim de combater certas incompatibilidades de DNA, o TDG usa a via de “Reparo por excisão de base” (BER), ao contrário de outras enzimas de reparo que podem usar a via de “Reparo por excisão de nucleotídeos” (NER). O TDG é capaz de extirpar uma base nucléica danificada seguindo o princípio de “reparo de remendo curto”, uma das vias de BER.

Primeiro, quando há uma base nucleica danificada em uma fita dupla de DNA, a timina DNA glicosilase a reconhece e sinaliza a localização da mutação. O TDG hidrolisa a ligação N-glicosídica pela qual a base é ligada à estrutura do açúcar e a mutação é removida, o sítio AP é criado. Quando o TDG limpa a base danificada, uma forte afinidade se estabelece entre a enzima e a guanina restante na frente do local AP. A endonuclease APE-1, ao se aproximar do TDG, permitirá diminuir essa afinidade para desalojar o TDG do sítio AP. APE-1 será então capaz de clivar o nucleotídeo abásico. Pol β irá então polimerizar o novo nucleotídeo e a ligase 3 irá completar o reparo.

Xeroderma pigmentoso

O Xeroderma pigmentoso (XP) é uma doença autossômica recessiva, que se caracteriza por um aumento da sensibilidade aos raios ultravioleta do sol em pacientes homozigotos para a mutação e até mesmo em heterozigotos. Algumas pessoas desenvolverão degeneração do sistema nervoso, em torno de 20%, e muitas desenvolverão distúrbios oculares. De qualquer forma, a grande maioria será afetada por carcinomas e melanomas de pele. Uma em cada 500 pessoas tem um alelo do gene mutado.

A proteína envolvida nesta afetação é XPC, uma enzima de reparo de DNA envolvida em NER. Estudos tendem a provar que XPC, complexado com HR23B, também desempenha um papel na via de BER. Na verdade, o complexo XPC-HR23B desempenharia um papel semelhante ao APE-1, a fim de liberar o TDG do site AP, um site para o qual ele tem muitas afinidades.

As mutações observadas no gene XPC são criadas por absurdos, mudanças no quadro de leitura ou mesmo anormalidades no processo de splicing. Além disso, parece que cerca de 8 genes estão envolvidos no Xeroderma pigmentosum. Por exemplo, mutações em oncogenes como RAS e genes supressores de tumor como p53 foram encontradas em fibroblastos XP.

Parece óbvio que se o XCP-HR23B não for mais capaz de exercer sua influência sobre o TDG, este último se agarrará à guanina no sítio AP por mais tempo, prejudicando sua eficiência de reparo. Como as mutações de DNA não são mais excisadas, a célula terá que usar vias de sinalização que bloqueiam o ciclo celular para não se dividir na presença de DNA errôneo. Por outro lado, se essas vias, incluindo a p53, também são afetadas por mutações no próprio DNA, a célula não tem mais os mecanismos necessários para se dividir normalmente e corre o risco de se transformar em uma célula transformada, formando um câncer.

Referências

  1. (em) Daichi Baba, Nobuo Maita, Jun-Goo Jee Yasuhiro Uchimura, Hisato Saitoh, Kaoru Sugasawa Fumio Hanaoka, Hidehito Tochio, Hidekazu Hiroaki e Masahiro Shirakawa , "  Crystal structure of timine DNA glycosylase conjugated to SUMO-1  " , Nature , vol.  435, n o  7044, 16 de junho de 2005, p.  979-982 ( PMID  15959518 , DOI  10.1038 / nature03634 , leia online )
  2. http://www.pubmed.com
  3. Hardeland, U., Bentele, M., Jiricny, J., Schär, P., 2003. A versátil timina DNA glicosilase: uma caracterização comparativa dos ortólogos humanos, Drosophila e de levedura de fissão. Nucleic Acids Research , Vol.31, No.9, p.2261-2271.
  4. Yoon, JH., Iwai, S., O'Connor, TR, Pfeifer, GP, 2003. A timina DNA glicosilase humana e a proteína 4 de ligação de metil-CpG (MBD4) excisam a timina glicol (Tg) de um par Tg: G . Nucleic Acids Research, Vol. 31, No. 18, p.5399-5404.
  5. Abu, M., Waters, TR, 2003, O papel principal da glicosilase de DNA da timina humana é a remoção da timina produzida pela desaminação de 5-metilcitosina e não a remoção da etenocitosina. O jornal de química biológica. Vol. 278, No.10, p.8739-8744.
  6. Mohan, RD, Rao, A., Gagliardi, J. e Tini, M., 2007, a regulação alostérica dependente de SUMO-1 da glicosilase do DNA da timina altera a localização subnuclear e o recrutamento de CBP / p300. Mol.Cell. Biol. Vol. 27, p.229-243.
  7. http://idg.u-strasbg.fr/PDFcours/cours_VS_2006.pdf
  8. ponto_científico
  9. Shimizu, Y., Iwai, S., Hanaoka, F., Sugasawa, K. 2003, A proteína do grupo C de Xeroderma pigmentosum interage fisicamente e funcionalmente com a glicosilase de DNA de timina. The EMBO journal, Vol. 22, No. 1, p.164-173.
  10. Níveis reduzidos de mRNA do gene de reparo do DNA XPC em pais clinicamente normais de pacientes com xeroderma pigmentoso - Khan et al. 27 (1): 84 - Carcinogênese