Внутриклеточная локализация ферментов эксцизионной репарации (ЭРО)
Присутствие ДНК в клетке не ограничено одним лишь ядром. ДНК содержится и в некоторых других органеллах - митохондриях и хлоропластах (у растений). Поскольку собственные геномы этих органелл кодируют очень ограниченный набор белков, необходимость репарации ДНК органелл подразумевает активный транспорт в них ферментов репарации, кодируемых ядерным геномом и синтезируемых в цитоплазме. Разумеется, как и любые белки, функционирующие в клеточном ядре, ДНК-гликозилазы должны транспортироваться и в ядро от места своего синтеза в цитоплазме. Долгое время считалось, что в митохондриях репарация ДНК отсутствует. Хотя для большинства репарационных механизмов это действительно так, ЭРО в митохондриях протекает активно и важна для поддержания целостности митохондриальной ДНК, которая находится в непосредственной близости от источников АФК [ Shigenaga, ea 1994 ]. См. ЭРО в митохондриях
Мутации OGG1, ведущие к нарушению митохондриальной локализации, обнаруживаются при почечной карциноме [ Audebert, ea 2002 ], хотя их связь с развитием заболевания не установлена.
Активность ДНК-гликозилаз в митохондриальных экстрактах млекопитающих обычно возрастает при старении, что, тем не менее, сопровождается накоплением поврежденных оснований в митохондриальной ДНК [ Souza-Pinto, ea 1999 ]. Возможным объяснением этого парадокса служит нарушение системы импорта в митохондриях стареющих клеток, что приводит к накоплению ДНК-гликозилаз в мембранах и межмембранном пространстве, где они не могут принимать участия в репарации [ Szczesny, ea 2003 ].
В митохондриальной ДНК мышей ogg1-/- накапливается большое количество 8-oxoGua, что, однако, не приводит к отрицательным последствиям для животных [ de ea 2001 ]. Однако поскольку общая эффективность митохондриальной ЭРО падает с возрастом в некоторых органах (например, в мозге), а в культуре клеток - после множественных пересевов, не исключено, что в долгоживущих видах млекопитающих дефекты митохондриальной ЭРО могут вносить вклад в патологии старения . Возможно, с этим связано существование специфических митохондриальных изоформ некоторых ДНК-гликозилаз, синтезируемых исключительно в неделящихся нервных клетках [ Englander, ea 2002 ].
В последовательностях всех ДНК-гликозилаз также обнаруживаются сигналы ядерной локализации . Если белок представлен несколькими изоформами, то иногда в некоторых из них присутствует сигнал ядерной локализации, а в других - сигнал митохондриальной локализации ; такая ситуация характерна, в частности, для UNG [ Slupphaug, ea 1993 , Otterlei, ea 1998 ], OGG1 [ Nishioka, ea 1999 ] и MUTYH [ Takao, ea 1999 ]. Интересно, что распределение сигналов ядерной и митохондриальной локализации в разных изоформах ДНК-гликозилаз не консервативно: например, у человека и у мыши оно может различаться [ Nilsen, ea 2000 , Ikeda, ea 2002 ]. У дрожжей из двух кодируемых разными генами гомологов эндонуклеазы III с практически идентичной активностью, yNTG1 и yNTG2 , первый локализуется в митохондриях, а второй - в ядре [ You, ea 1999 ].
Импорт ДНК-гликозилаз в ядро , скорее всего, осуществляется при помощи активного транспорта через ядерные поры. Возможно, что этот процесс может активно регулироваться: распределение различных ДНК- гликозилаз между цитоплазмой и ядром меняется при активной пролиферации клеток [ Cool, ea 1989 ] или дифференцировке [ Lee, ea 2004 ]. С другой стороны, у мышей многих лабораторных линий в результате мутации нарушен сигнал ядерной локализации OGG1 , но сниженный уровень фермента в ядре никак не отражается на их фенотипе [ Mori, ea 2001 ]. Из других ферментов репарации стоит упомянуть AP-эндонуклеазу APEX1 , которая активно импортируется в ядро в ответ на окислительный стресс [ Tell, ea 2000 , Fan, ea 2003 ].
Сведения о локализации ДНК-гликозилаз в интерфазном ядре противоречивы. Сообщалось об ассоциации некоторых ДНК-гликозилаз как с хроматином [ Colson, ea 1983 ], так и с ядерным матриксом [ Dantzer, ea 2002 , Campalans, ea 2007 ]. Наблюдалось исключение UNG и MUTYH из ядрышек [ Kavli, ea 2002 , Nagelhus, ea 1995 , Tsai-Wu, ea 2000 ] и, наоборот, преимущественное накопление в ядрышках SMUG1 [ Kavli, ea 2002 ].
Сообщалось также о регулируемой фосфорилированием локализации OGG1 в ядрышках в S-фазе [ Luna, ea 2005 ] и о равномерном распределении OGG1 по ядерному матриксу интерфазного ядра с локализацией в " ядерных пятнышках " - структурах, в которых проходит активная транскрипция и сплайсинг РНК при генотоксическом стрессе [ Campalans, ea 2007 ]. UNG и MUTYH в S-фазе локализуются в фокусах репликации [ Kavli, ea 2002 , Boldogh, ea 2001 ], что согласуется с их предполагаемой ролью в репарации, сопряженной с репликацией при помощи фактора PCNA [ Otterlei, ea 1999 , Hayashi, ea 2002 , Parker, ea 2003 ]. Как видно, процесс импорта ДНК-гликозилаз в ДНК-содержащие компартменты и динамической релокализации этих ферментов внутри живой клетки остается во многом неисследованным.
