NTHL1, Nth (эндонуклеаза III)

В 1970-х гг. в E.coli был обнаружен ряд ферментативных активностей, способных вносить разрывы в ДНК, облученную рентгеновскими лучами, УФ или обработанную OsO4 [ Gates, ea 1977 ], или высвобождать из ДНК остатки Thy(OH)2 [ Demple, ea 1980 ] или мочевины, возникающие при окислении Thy перманганатом [ Breimer, ea 1980 ].

Выделение их в высокоочищенном состоянии показало, что все эти активности принадлежат одному и тому же белку, который получил название эндонуклеаза III (endonuclease three, Nth) [ Katcher, ea 1983 ]. Эндонуклеаза III E. coli катализирует последовательное отщепление 5'-нуклеотидов из двухцепочечных ДНК в направлении 3'- >5'. Фермент обладает эндонуклеазной активностью по отношению к апуринизированной ДНК, активностью РНКазы H (гидролиз РНК в РНК- ДНК-гибридах) и 3'-фосфатазной активностью. См. nth ген

nthl1 (Nth-like 1) ген человека

Белок Eco-Nth представляет собой полипептид длиной 211а.к.о. с расчетной ММ 23562Да. Он служит прототипическим членом для семейства Nth, одного из центральных семейств суперсемейства Nth. В состав белка входят мотивы, характерные для белков этого суперсемейства мотив спираль-шпилька-спираль (HhH) и GPD-петля , а также железо-серный кластер типа Fe4S4 (FeS-кластер; см. более подробное описание этих элементов в разд. Nth ). По данным мессбауэровской спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния кластер находятся в общем зарядовом состоянии 2+, которое не зависит от того, связан ли белок с ДНК, однако окружение кластера при связывании ДНК может несколько изменяться [ Cunningham, ea 1989 , Fu, ea 1992 ].

Субстратная специфичность Nth весьма широка; фермент выщепляет из ДНК практически все известные окисленные или фрагментированные пиримидиновые основания [ D'Ham, ea 1999 , Katcher, ea 1983 , Dizdaroglu, ea 1993 ]. Большинство из них при модификации теряет ароматичность, но некоторые (5-OH-Ura, 5-OH-Cyt) ее сохраняют. Сообщалось также об активности фермента по отношению к ДНК, содержащей пары 8-oxoGua:Gua [ Matsumoto, ea 2001 ]. Субстратная специфичность эукариотических гомологов Nth сходна со специфичностью бактериального фермента, однако оба гомолога из S.cerevisiae также принимают участие в репарации оснований, метилированных под действием MMS [ Hanna, ea 2004 ], а фермент yNTG1 способен удалять из ДНК остатки Fapy-Gua [ Eide, ea 1996 ].

По механизму Nth представляет собой ДНК-гликозилазу с сопутствующей AP-лиазной активностью [ Bailly, ea 1987 , Kim, ea 1988 ]. На основании структурных данных и результатов сайт-направленного мутагенеза предполагается, что роль каталитического нуклеофила в этой реакции играет e-аминогруппа остатка Lys120 [ Thayer, ea 1995 , Fromme, ea 2003 ]. Показано, что b-элиминация протекает в син-ориентации с образованием транс-ненасыщенного продукта [ Mazumder, ea 1991 ]. AP-лиазная активность фермента по отношению к AP-сайтам ингибируется Mg2+ [ Kow, ea 1987 ].

Сообщалось о том, что NTHL1 человека и Nth из M.thermoformicicum ингибируются AP-продуктом реакции и стимулируются AP-эндонуклеазами [ Marenstein, ea 2003 ] и белком XRCC1 белком , который играет роль вспомогательного структурного фактора во многих процессах ЭРО [ Campalans, ea 2005 ]. Интересно, что N-концевой участок NTHL1, не имеющий гомологичной последовательности в Eco-Nei и, возможно, необходимый для димеризации белка, опосредует ингибирование продуктом, но лишь для мономерного NTHL1 [ Liu, ea 2002 ]. NTHL1 также стимулируется XPG - эндонуклеазой , играющей основную роль в процессе эксцизионной репарации нуклеотидов [ Bessho, ea 1999 ]; связывание NTHL1 и XPG приводит к повышению ДНК-гликозилазной и AP-лиазной активностей NTHL1, которое не зависит от эндонуклеазной активности XPG. Еще один белок, стимулирующий ферментативную активность NTHL1 - фактор транскрипции YB-1 [ Marenstein, ea 2001 ].

Несмотря на широкий спектр выщепляемых Nth поврежденных оснований, штаммы E.coli nth- не обнаруживают повышенной чувствительности к окислительному стрессу, хотя уровень спонтанного мутагенеза в них несколько повышен [ Cunningham, ea 1985 ]. Возможно, что это объясняется наличием в E.coli Nei белка , субстратная специфичность которого перекрывается со специфичностью Nth (см. разд. Nei ), поскольку штаммы nth- nei-весьма чувствительны к H2O2, и у них повышен уровень спонтанного мутагенеза [ Jiang, ea 1997 ]. У трансгенных мышей, дефицитных по гену nthl1 , также не наблюдается особых фенотипических проявлений [ Ocampo, ea 2001 ]. С другой стороны, инактивация гена NTG1 у S.cerevisiae приводит к повышению чувствительности к окисляющим генотоксичным агентам H2O2 и менадиону [ Eide, ea 1996 ].

Система защиты ДНК от окисления гуанинов у E. coli

Ссылки: