Y-ファミリーDNAポリメラーゼによって触媒化された大量のDNA誘導体のバイパスのためのメカニズム的基礎

Rajan Vyas, Georgia Efthimiopoulos, E John Tokarsky

¹Department of Chemistry, University of Connecticut , Storrs, Connecticut 06269, United States.

Journal of the American Chemical Society

|September 2, 2015

まとめ

環境汚染物質である1-ニトロピレン (1-NP) はDNAに損傷を与える. Sulfolobus solfataricus DNAポリメラーゼIV (Dpo4) は,1-NP DNAアダクトをバイパスするが,その確率は低いため,潜在的に変異を引き起こす.

科学分野:

分子生物学
生物化学
構造生物学

背景:

1-ニトロピレン (1-NP) は,DNA損傷を引き起こす発がん性環境汚染物質です.
1-NPの代謝物は,複製ポリメラーゼを阻害するDNAアダクトを形成する.
Y族のDNAポリメラーゼは,低精度ではあるが,これらのアダクトをバイパスすると考えられている.

研究の目的:

Sulfolobus solfataricus DNAポリメラーゼIV (Dpo4) によって,1-NP由来DNA添加物,8-(デオキシグアノシン-N(2) -イル) -アミノピレン (dG(1,8) のバイパスメカニズムを調査する.
dG ((1,8) 損傷の反対側にある核酸の組み込みのための運動的および構造的基礎を決定する.
Dpo4がどのようにこの病変をバイパスし,その変異性への影響を理解する.

主な方法:

Dpo4による病変バイパスを確認するための試験を開始します.
ニュクレオチドの組み込み率を評価し,運動メカニズムを確立するために,静止状態前の運動測定法.
X線結晶学で,dCTPを含むDNA複合体の構造を解明する.

主要な成果:

Dpo4はdG ((1,8)) の損傷をバイパスしたが,大きな停止と低精度であった.
結晶構造はDpo4とDNAとの相互作用を明らかにした.
三元構造は,dGの2つのヌクレオチドの反対側にdCTPの組み込みを示し",-2"フレームシフト変異のための複合体を形成しました.

結論:

Dpo4は,特定の構造的相互作用と低信頼性核酸の組み込みを含むメカニズムを通じて,1-NP DNAアダクトをバイパスします.
観察されたバイパスメカニズムは,DNAポリメラーゼが多重なアダクトをどのように処理するかについての洞察を提供します.
この研究は,1-NPのような環境汚染物質によって引き起こされるフレームシフト変異の潜在的なメカニズムを明らかにしています.

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