DNA光溶解における電子伝送経路の二分化により,修復量子収量が決定される

Meng Zhang¹, Lijuan Wang¹, Shi Shu¹

¹Department of Physics, Department of Chemistry and Biochemistry, and Programs of Biophysics, Chemical Physics, and Biochemistry, The Ohio State University, Columbus, OH 43210, USA.

Science (New York, N.Y.)

|October 15, 2016

まとめ

フォトリアーゼ酵素は電子の移転によって紫外線によるDNAの損傷を修復しますこの研究は DNAを効率的に修復するためにプロカリオットの直接トンネリングとユカリオットのジャンプを利用して分裂する統一された経路を明らかにしています

科学分野:

生物化学
分子生物学
写真化学

背景:

フォトリアーゼ酵素は,UV誘発のDNA損傷,特にサイクロブタンピリミジンジマー (CPD) とピリミジンピリミドン (6-4) フォト製品を修復する.
以前の研究では微生物の光分解修復メカニズムに不可欠な電子トンネリング経路が特定されました

研究の目的:

CPD光解ゼの全てのクラスにおけるDNA修復に関わる電子伝達反応と基本的なステップを解明する.
単一電子伝達経路と,プロカリオットとユーカリオットにおけるその分岐を特徴づける.

主な方法:

複合的な電子伝送反応を解明するためにフェムト秒光譜を用いた.
10つの基本的なステップの中で 7つの異なる電子転送反応を分析した.

主要な成果:

統一された電子伝送経路を可能にする保存された構造を特定した
観察された経路のバイフォーケーションは,プロカリオットにおける直接トンネリングと,真核生物における2段階のジャンプメカニズムを好む.
これらの経路の相対的な貢献は,フラビン共因子と基板の減少ポテンシャルに依存することを実証した.

結論:

CPDフォトリアーゼのための統一された,バイフォカティングの電子伝送経路を確立した.
特定の修復メカニズム (トンネリング対ホッピング) は保存されるが,生物のタイプ (プロカリオット対ユカリオット) に基づいて適応される.
DNA修復の全体的な効率は,これらの経路と分子エネルギーの相互作用によって調節されます.

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