Ада регулон - Ada regulon

В репарации ДНК , то регулона Ада представляет собой набор генов , чья экспрессия имеет важное значение для адаптивного ответа (также известный как «Ada ответ», отсюда и название), который срабатывает в прокариотических клетках под воздействием суб-летальной дозы алкилирующих агентов . Это позволяет клеткам переносить воздействие таких агентов, которые в остальном токсичны и мутагены.

Ответ Ada включает экспрессию четырех генов: ada, alkA, alkB и aidB . Продукт гена ada , белок Ada, является активатором транскрипции всех четырех генов. Основания ДНК, поврежденные алкилированием, удаляются разными способами.

Алкилирующие агенты

Алкилирующие агенты из группы мутагенов и канцерогенов, которые модифицируют ДНК путем алкилирования . Повреждения алкильных оснований могут останавливать репликацию, прерывать транскрипцию или сигнализировать об активации контрольных точек клеточного цикла или апоптоза . У млекопитающих они могут участвовать в канцерогенезе , нейродегенеративных заболеваниях и старении. Алкилирующие агенты могут вводить метильные или этильные группы у всех доступных атомов азота и кислорода в основаниях ДНК, вызывая ряд повреждений.

Большинство данных указывает на то, что среди 11 идентифицированных модификаций основания два, 3-метиладенин (3meA) и O 6 -метилгуанин (O 6 -meG), в основном ответственны за биологические эффекты агентов алкилирования.

Роль генов, регулируемых ada

Белок Ада состоит из двух основных областей, С-концевой домен и N-концевой один, соединенных шарнирной областью восприимчивой к протеолитическому расщеплению. Эти домены могут функционировать независимо. AdaCTD переносит метильные аддукты от O 6 -meG и O 4 -meG на свой остаток Cys-321, тогда как AdaNTD деметилирует метилфосфотриэфиры путем переноса метила на его остаток Cys-38.

Ген alkA кодирует гликозилазу, которая восстанавливает различные поражения, включая N-7-метилгуанин, N-3-метилпурины и O 2 -метилпиримидины . Белок AlkA удаляет поврежденное основание из сахарно-фосфатного остова, расщепляя гликозильную связь, прикрепляющую основание к сахару, создавая базовый сайт. Дальнейшая обработка абазического сайта эндонуклеазами АР, полимеразой I и лигазой завершает репарацию.

AlkB , один из белков адаптивного ответа Escherichia coli , использует α-кетоглутарат / Fe (II) -зависимый механизм, который путем химического окисления удаляет различные алкильные повреждения из ДНК, тем самым обеспечивая защиту генома от алкилирования.

Предполагается, что белок AidB принимает участие в деградации эндогенных алкилирующих агентов. Он показывает некоторую гомологию с ацил-КоА оксидазами и оксидазами, содержащими флавины . Недавние наблюдения предполагают, что AidB может связываться с двухцепочечной ДНК и участвовать в ее деалкилировании. Однако для точного определения функции AidB необходимы дальнейшие исследования.

Регулирование транскрипции

Регулирующая сеть Ada

Ответ Ada включает экспрессию четырех генов: ada , alkA , alkB и aidB . Продукт гена ada , белок Ada является активатором транскрипции всех четырех генов.

Ада имеет два активных метильных акцепторных остатка цистеина, которые необходимы для деметилирования ДНК. Оба сайта могут метилироваться, когда белок Ada переносит метильную группу из соответствующих повреждений ДНК на себя. Эта реакция необратима, и метилированная Ада (ме-Ада) может действовать как активатор транскрипции.

Белок Ада активирует транскрипцию регулона Ада двумя разными способами. В случае оперона ada - alkB и промотора aidB N-концевой домен (AdaNTD) участвует в связывании ДНК и взаимодействует с единицей РНК-полимеразы, тогда как метилированный C-концевой домен (me-AdaCTD) взаимодействует с σ 70 субъединицы РНК - полимеразы. Хотя эти взаимодействия независимы, оба они необходимы для активации транскрипции.

Для активации ALKA гена, то взаимодействует с AdaNTD обоих, α и сг - субъединицы РНК - полимеразы, и активирует транскрипцию. В отличие от промоторов ada и aidB , неметилированная форма белка Ada , а также метилированная форма AdaNTD способна активировать транскрипцию на alkA .

Метилированный Ada способен активировать транскрипцию с помощью σ S, а также σ 70 как на промоторах ada, так и на aidB . В отличие от этого , не только делает меня-Ada не стимулируют Алка транскрипцию сг S , но это отрицательно влияет на σ S зависимую транскрипцию.

Внутриклеточные концентрации σ S увеличиваются, когда клетки достигают стационарной фазы ; это, в свою очередь, приводит к опосредованному ме-Ада снижению экспрессии AlkA . Следовательно, увеличение экспрессии генов адаптивного ответа, параллельно с экспрессией генов, продуцирующих эндогенные алкиляторы, во время стационарной фазы, предотвращает повреждение ДНК алкилированием и мутагенез .

Гомологи Ада-регулона у человека

В клетках человека активность алкилтрансферазы является продуктом гена MGMT . Белок MGMT 21,7 кДа состоит из аминокислотных последовательностей, очень похожих на последовательности алкилтрансфераз E. coli , таких как Ada . В отличие от бактериальных ферментов он в основном восстанавливает O 6 meG, тогда как удаление алкильного аддукта из O 4 meT происходит намного медленнее и значительно менее эффективно. Предпочтительная репарация O 6 meG выгодна для эукариотических клеток, поскольку у экспериментальных животных, получавших алкилирующие канцерогены, это повреждение участвует в стимуляции опухоли.

В отличие от Ada и метилтрансфераз MGMT человека , AlkB и его человеческие гомологи hABH2 и hABH3 не только напрямую повреждают основания обратным алкилированием, но и делают это каталитически и с субстратной специфичностью, нацеленной на интерфейс спаривания оснований G: C и A: Т-пары оснований. Кристаллические структуры AlkB и его человеческого гомолога hABH3 показали сходные общие складки, выделяя консервативные функциональные домены.

Ссылки