Dinámica estructural de una lesión de ADN oxidativo mutagénico común en ADN dúplex y durante la replicación del ADN

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• N6-(2-Deoxy-α,β-d-erythro-pentofuranosyl)-2,6-diamino-4-hydroxy-5-formamido pirimidine (Fapy•dG) es una lesión genómica significativa, especialmente bajo condiciones anóxicas.
• Fapy•dG exhibe una mayor mutagenicidad en las células de mamíferos en comparación con la relacionada 7,8-dihidro-8-oxo-2'-deoxiguanosina (8-oxodGuo).
• La fácil epimerización de Fapy•dG presenta desafíos para comprender su comportamiento químico y su impacto biológico.

Objetivo del estudio:

• Caracterizar cristalográficamente el Fapy•dG en el ADN dúplex y su interacción con la ADN polimerasa β (Pol β).
• Aclarar el papel de la dinámica del anómero Fapy•dG (α y β) en el emparejamiento de bases y la actividad de la polimerasa.
• Determinar el potencial mutagénico de Fapy•dG y la contribución de Pol β en su procesamiento.

Principales métodos:

• Cristalografía de rayos X para determinar las estructuras de Fapy•dG en ADN dúplex y con Pol β.
• Experimentos de inmersión de cianoborohidruro de sodio para atrapar el Fapy•dG abierto por el anillo.
• Ensayos de mutagenicidad en células HEK 293T (tipo salvaje y knockdown de Pol β).
• Estudios cinéticos de la incorporación de nucleótidos frente a Fapy•dG por Pol β.

Principales resultados:

• Fapy•dG adopta formas anómeras distintas (α y β) dependiendo de la base emparejada (citosina o adenina).
• Los datos cristalográficos revelaron que la apertura del anillo y la epimerización de Fapy•dG pueden ocurrir en estado cristalino, facilitadas por moléculas de agua.
• Pol β juega un doble papel en la mutagénesis de Fapy•dG, promoviendo las transiciones G → T mientras suprime las transiciones G → A.
• El análisis cinético mostró una incorporación de dCMP significativamente más rápida frente al β-anomero (~ 90 veces) en comparación con el α-anomero, lo que afecta la fidelidad de la polimerasa.

Conclusiones:

• La dinámica anómera de Fapy•dG es crucial para comprender la incorporación de nucleótidos y la reparación del ADN de esta lesión.
• La interacción de Pol β con Fapy•dG influye en sus resultados mutagénicos, destacando el papel de la enzima en el procesamiento de la lesión.
• El estudio proporciona información estructural y cinética sobre las propiedades químicas únicas de Fapy•dG y sus consecuencias biológicas.