Base Excision Repair ( BER) on DNA - korjausjärjestelmä , joka poistaa vaurioituneet typpipitoiset emäkset kaksoiskierteestä . BER alkaa DNA-glykosylaasien vaurioituneen emäksen tunnistamisella ja poistamisella . Seuraavaksi erityinen endonukleaasi poistaa ketjufragmentin, joka sisältää nukleotidin ilman emästä, ja DNA-polymeraasit täyttävät aukon. Erotetaan spot-patch BER, jossa vain typpipitoista emästä sisältämätön nukleotidi poistetaan, tai lyhyt patch BER, jossa vaurioituneen nukleotidin sisältävä lyhyt fragmentti poistetaan.[1] .
BER alkaa DNA:n glykosylaasien tunnistamalla vaurioituneet emäkset (esimerkiksi alkyloidut ), parittomat emäkset sekä urasiili , jota normaalisti puuttuu DNA :sta ja on vain RNA: ssa . Glykosylaasi katkaisee typpipitoisen emäksen sidoksen deoksiriboosiksi ja poistaa sen DNA:sta. Jotkut glykosylaasit ovat myös lyaaseja ja aiheuttavat katkeamisen DNA-juosteeseen vaurioituneen nukleotidin 3'-päästä käyttämällä aminoryhmää hyökkäävänä ryhmänä. Korjauksen jatkokulku määräytyy sen mukaan, osallistuiko lyaasi vaurion poistamiseen [2] .
Jos glykosylaasi toimi lyaasina, BER seuraa spot-laastarin reittiä. AP-endonukleaasi APE1 tekee tauon vaurioituneen nukleotidin 5'-päässä ja se poistuu DNA:sta. Tuloksena olevan aukon rakentaa DNA-polymeraasi β ja ligoi DNA-ligaasi XRCC1 /Lig3 [3] .
Jos lyaasiaktiivisuutta ei ollut, niin APE1-endonukleaasi sitoutuu muodostuneeseen AP-kohtaan (eli puriiniin ja pyrimidiiniin ), joka poistaa vaurioituneen nukleotidin ja kahdesta kymmeneen sen naapuria. Lisäksi replikaatiokompleksi, joka koostuu DNA-polymeraaseista δ ja ε ja muista komponenteista, rakentaa aukon ja syrjäyttää lähellä olevat normaalit nukleotidit. FEN1 endonukleaasi poistaa syrjäytyneet normaalit nukleotidit . Seuraavaksi vasta syntetisoitu kohta ligoidaan ligaasilla 1 [3] .
Vaurioituneiden emästen tunnistusmekanismi perustuu yleensä siihen, että ne rikkovat DNA:n kaksoiskierteen rakenteen ja "hyppäävät" kierteestä suoraan glykosylaasin aktiiviseen keskukseen [4] .
Vaurioituneita alustoja ei aina voida poistaa. Esimerkiksi metyloituneiden adeniininukleotidien korjauksen aikana metyyliryhmä hapetetaan erityisillä entsyymeillä CH 2OH : ksi , jonka jälkeen formaldehydiä (HCHO) vapautuu ja adeniinin alkuperäinen rakenne palautuu [ 5] .
BER-reitin valinta – täplä tai lyhyt patch – voi myös riippua solusyklin vaiheesta ja solujen erilaistumisasteesta [6] . Lisäksi eri organismit käyttävät näitä kahta mekanismia eri taajuuksilla. Esimerkiksi hiivasta Saccharomyces cerevisiae näyttää puuttuvan laastarin korjaus, koska ei ole tunnistettu ihmisen geenihomologeja , joiden proteiinituotteet osallistuisivat tähän reittiin [7] .
Erilaisten DNA-korjausreittien viat edistävät syövän kehittymistä , eikä BER ole poikkeus. Monissa eri organismeissa häiriöt geeneissä , joiden proteiinituotteet ovat mukana BER:ssä, johtavat mutaatioiden esiintymistiheyden voimakkaaseen kasvuun , mikä on syövän edellytys. DNA-polymeraasi β:aan vaikuttavia somaattisia mutaatioita havaitaan todellakin 30 %:ssa syövistä, ja osa niistä aiheuttaa pahanlaatuista transformaatiota hiirissä [8] . Vaurioituneiden emästen ja nukleotidien korjaava aktiivisuus paljaissa myyrärotan soluissa on paljon suurempi kuin hiiren soluissa ja saattaa olla syynä siihen, että tämän jyrsijän keskimääräinen elinikä on 30 vuotta (kun taas normaalilla hiirellä se on puolitoista vuotta ) [9] . DNA-glykosylaasin MUTYH mutaatiot lisäävät riskiä sairastua paksusuolensyöpään [10] .
| DNA:n korjaus | |
|---|---|
| Leikkauskorjaus |
|
| Muut korvaustyypit |
|
| Muut proteiinit |
|
| Säätö |
|