Mecanismo molecular de la mutagenesis transcripcional de la ARN polimerasa II por la lesión epimerizable del ADN,...

Área de la Ciencia:

• Biología molecular
• La bioquímica
• Biología estructural

Sus antecedentes:

• El daño oxidativo del ADN, en particular la 8-oxo-7,8-dihidro-2'-deoxiguanosina (8-OxodGuo) y la formamidopirimidina (Fapy·dG), plantea riesgos significativos para la función celular.
• Fapy·dG se forma tanto en condiciones aeróbicas como de deficiencia de oxígeno y se sabe que es más mutagénico durante la replicación del ADN que el 8-OxodGuo.
• El impacto de Fapy·dG en la fidelidad de la transcripción de la ARN polimerasa II (Pol II), un proceso crítico para la expresión génica, sigue sin caracterizarse en gran medida.

Objetivo del estudio:

• Investigar exhaustivamente los efectos de Fapy·dG en las etapas clave del punto de control de fidelidad de la transcripción por Pol II: inserción de nucleótidos, extensión y corrección de pruebas.
• Aclarar la base estructural que subyace al procesamiento de Fapy·dG por parte de Pol II durante la transcripción.
• Establecer un marco mecanicista para comprender cómo las lesiones de Fapy·dG influyen en la transcripción y contribuyen a los resultados patológicos.

Principales métodos:

• Se realizaron estudios cinéticos exhaustivos para analizar la actividad de Pol II en presencia de Fapy·dG.
• Se determinaron cinco estructuras cristalinas distintas de complejos Pol II, capturando varias etapas del procesamiento de transcripción, incluida la carga de la plantilla, la unión de nucleótidos (pre-química) y los estados del producto (post-química).
• Los análisis estructurales se centraron en las interacciones con la desoxiguanosina (dG) no dañada y la Fapy·dG, incluidos sus isómeros de configuración α y β.

Principales resultados:

• La relación entre la incorporación de nucleótidos libres de errores y propensos a errores frente a Fapy·dG se redujo significativamente en comparación con dG no dañado.
• Los pares de bases Fapy·dG:A se extendieron con una eficiencia comparable a la del par de bases Fapy·dG:C sin errores, lo que indica una fidelidad comprometida.
• Los distintos isómeros α y β de Fapy·dG afectaron diferentemente los pasos de inserción y extensión de Pol II, y Pol II demostró una revisión preferencial de los productos propensos a errores.

Conclusiones:

• Las lesiones de Fapy·dG perjudican sustancialmente la fidelidad transcripcional al alterar los procesos de selección y extensión de nucleótidos durante la actividad de Pol II.
• Los conocimientos estructurales revelan la unión de nucleótidos y estados de producto distintos asociados con el procesamiento de Fapy·dG, destacando mecanismos moleculares específicos.
• Este estudio proporciona una comprensión mecanicista fundamental de cómo Fapy·dG impacta la transcripción, allanando el camino para obtener información sobre las enfermedades asociadas.