OGG1 (8-оксигуанин-ДНК-гликозилаза эукариот)

После открытия 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы бактерий Fpg долгое время велись поиски гомологичного ей белка эукариот. Активность, аналогичная Fpg, была выделена из клеток человека [ Chung, ea 1991 ]. Тем не менее, попытки клонировать эукариотический ген, гомологичный бактериальному гену fpg, оказались безуспешны. В 1996г. С.Буато с соавт. обнаружил в геномной библиотеке S.cerevisiae ген (OGG1; oxoguanine-DNA glycosylase 1), способный комплементировать мутаторный фенотип штамма E.coli fpg mutY [ Auffret ea 1996 ]. Белковый продукт этого гена, подобно Fpg, обладал активностями бифункциональной 8-оксогуанин- и формамидопиримидин-ДНК-гликозилазы, но гомология между последовательностями гликозилаз бактерий и дрожжей полностью отсутствовала. Одновременно и независимо группой Г. Вердина бифункциональная 8-оксогуанин-ДНК-гликозилаза была выделена из дрожжей методами аффинной хроматографии, белок был секвенирован и его ген клонирован [ Nash, ea 1996 ]. Последовательность белка из дрожжей позволила отнести его к суперсемейству Nth, однако в ней присутствуют только консервативные мотивы HhH и GPD, но отсутствует FeS-кластер. После клонирования гена OGG1 дрожжей гомологичные ему последовательности были независимо обнаружены сразу несколькими группами у высших эукариот, в том числе у человека [ Rosenquist, ea 1997 , Radicella, ea 1997 , Bj?r?s, ea 1997 ]. См. ogg1 ген человека

Свойства белков OGG1 из всех эукариотических источников очень близки. Фермент выщепляет из ДНК остатки 8-oxoGua и Fapy-Gua [ Auffret ea 1996 , Nash, ea 1996 , Rosenquist, ea 1997 , Radicella, ea 1997 , Bj?r?s, ea 1997 , Karahalil, ea 1998 , Dherin, ea 1999 ], но, в отличие от Fpg, практически не использует в качестве субстрата ДНК, содержащую Fapy-Ade или окисленные пиримидиновые основания [ Karahalil, ea 1998 , Dherin, ea 1999 ]; mFapy-Gua обладает заметно худшими субстратными свойствами, чем 8-oxoGua [ Auffret ea 1996 , Rosenquist, ea 1997 ]. Экспрессия гена ogg1 в E.coli комплементирует мутаторный фенотип штаммов fpg mutY [ Auffret ea 1996 , Rosenquist, ea 1997 , Radicella, ea 1997 , Bj?r?s, ea 1997 ]. В качестве субстрата OGG1 преимущественно использует ДНК, содержащую пары 8-oxoGua:Cyt, в то время как из пар с Ade 8-oxoGua выщепляется плохо, а из пар с Thy и Gua - с промежуточной эффективностью. В литературе также описана активность yOGG1 по отношению к субстратам, содержащим продукты дальнейшего окисления 8-oxoGua гуанидиногидантоин и спироиминогидантоин [ Leipold, ea 2003 ]. Сообщалось о наличии у дрожжей еще одной 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазы, yOGG2, которая преимущественно выщепляет 8-oxoGua из пар с Gua [ Nash, ea 1996 , Bruner, ea 1998 ]; клонирование соответствующего гена показало, что этот фермент идентичен yNTG1 [ Bruner, ea 1998 , You, ea 1999 ].

По механизму реакции OGG1 представляет собой бифункциональную ДНК-гликозилазу, причем AP-лиазная активность фермента значительно слабее его ДНК-гликозилазной активности. При этом AP-лиазная активность по отношению к субстратам, отличным от 8-oxoGua:Cyt, снижена гораздо сильнее, чем ДНК-гликозилазная активность [ Bj?r?s, ea 1997 , Girard, ea 1997 ].

В качестве нуклеофила в реакции выступает e-аминогруппа остатка Lys, находящегося в мотиве HhH [ Girard, ea 1997 , Nash, ea 1997 ].

OGG1 ингибируется AP-продуктом реакции и соответственно стимулируется APEX1 [ Hill, ea 2001 ]. Фермент также образует комплекс с XRCC1 белком и стимулируется им за счет облегчения образования ковалентного комплекса с ДНК [ Marsin, ea 2003 ].

In vivo, часть OGG1 находится в составе комплексов, куда входит CSB белок , участвующий в процессе транскрипционнозависимой репарации, но эти два белка не взаимодействуют друг с другом непосредственно, хотя наличие CSB стимулирует выщепление 8-oxoGua [ Tuo, ea 2002 ].

OGG1 фосфорилируется протеинкиназами C ( PKC ), CDK4 и c-ABL , но расположение сайтов модификации неизвестно; стимуляция OGG1 при этом показана только для CDK4 [ Dantzer, ea 2002 ]. Активность фермента OGG1 также возрастает при его ацетилировании гистонацетилазой CBP/p300 по остаткам Lys338 и Lys341 [ Bhakat, ea 2006 ].

Инактивация гена OGG1 у дрожжей приводит к появлению мутаторного фенотипа с характерными для 8-oxoGua трансверсиями G-T , но не повышает чувствительность к генотоксичным агентам [ Thomas, ea 1997 ].

Трансгенные мыши, дефицитные по гену ogg1 , жизнеспособны и в ранний период жизни свободны от каких-либо патологий, несмотря на значительное повышение фонового и индуцированного генотоксическим стрессом уровня 8-oxoGua в ДНК и уровня мутагенеза в активно делящихся клетках [ Klungland, ea 1999 , Minowa, ea 2000 ]. Однако в старости частота развития аденомы легкого и карциномы легкого у таких животных повышается в ~5 раз [ Sakumi, ea 2003 ].

Комбинированная инактивация генов ogg1 и mutyh приводит к развитию лимфом , опухолей легкого и опухолей яичника у подавляющего большинства исследованных животных, причем в 75% случаев в кодоне 12 протоонкогена K-ras обнаруживается мутация G-T [ Xie, ea 2004 ]. У быстро стареющих мышей линий SAMP белок OGG1 несет замену R304W, приводящую к его повышенной термолабильности и снижению уровня функционального фермента в клетках [ Mori, ea 2001 ].

Ссылки: