ADN-3-metiladenina glicosilasa
Gen codificador de proteínas en la especie Homo sapiens
MPG
Estructuras disponibles
APBúsqueda de ortólogos: PDBe RCSB
Identificadores
AliasMPG , AAG, ADPG, APNG, CRA36.1, MDG, Mid1, PIG11, PIG16, anpg, ADN glicosilasa de N-metilpurina
Identificaciones externasOMIM : 156565; MGI : 97073; HomoloGene : 1824; GeneCards : MPG; OMA : MPG - ortólogos
Ortólogos
EspeciesHumanoRatón
Entre

4350

268395

Conjunto

ENSG00000103152

ENSMUSG00000020287

Protección unificada

P29372

Q04841

RefSeq (ARNm)

NM_002434
NM_001015052
NM_001015054

Número nuevo_010822

RefSeq (proteína)

NP_001015052
NP_001015054
NP_002425

NP_034952

Ubicación (UCSC)Cromosoma 16: 0,08 – 0,09 MbCrónicas 11:32.18 – 32.18 Mb
Búsqueda en PubMed[3][4]
Wikidatos
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La ADN-3-metiladenina glicosilasa, también conocida como 3-alquiladenina ADN glicosilasa (AAG) o N-metilpurina ADN glicosilasa (MPG), es una enzima que en los humanos está codificada por el gen MPG . [5] [6]

La alquiladenina ADN glicosilasa es un tipo específico de ADN glicosilasa . Esta subfamilia de glicosilasas monofuncionales está involucrada en el reconocimiento de una variedad de lesiones de bases, incluyendo purinas alquiladas y desaminadas, e iniciando su reparación a través de la vía de reparación por escisión de bases . [7] Hasta la fecha, la AAG humana (hAAG) es la única glicosilasa identificada que escinde bases de purina dañadas por alquilación en células humanas. [8]

Función

Las bases del ADN están sujetas a un gran número de anomalías: alquilación espontánea o desaminación oxidativa . Se estima que en una célula humana típica aparecen 10 4 mutaciones al día. Aunque parece una cantidad insignificante teniendo en cuenta la extensión del ADN (10 10 nucleótidos), estas mutaciones provocan cambios en la estructura y el potencial codificante del ADN, afectando a los procesos de replicación y transcripción .

Las 3-metiladenina ADN glicosilasas son capaces de iniciar la reparación por escisión de bases (BER) de una amplia gama de bases de sustrato que, debido a su reactividad química, sufren modificaciones inevitables que resultan en diferentes resultados biológicos. Los mecanismos de reparación del ADN asumen un papel vital en el mantenimiento de la integridad genómica de las células de diferentes organismos, en particular las 3-metiladenina ADN glicosilasas se encuentran en bacterias , levaduras , plantas , roedores y humanos . Por lo tanto, existen diferentes subfamilias de esta enzima, como la ADN glicosilasa de alquiladenina humana (hAAG), que actúan sobre otras bases de ADN dañadas aparte de 3-MeA. [9]

Tabla que muestra la presencia (+) o ausencia (-) de actividad bioquímica entre las diferentes subfamilias de la ADN-3-metiladenina glicosilasa y los diferentes tipos de bases de ADN dañadas
etiquetaAlka AREVISTArevista 1ADPGAagAgresión colectivaaMAG
3-MeA++++++++
3-MeG++++++
7-MeG-+++++++
O2-MeG-+
O2-MeC-+
7-CEG++
7-HEG++
7-EtoxiG+
y Un-++++++
p.ej+
8-oxoG++
Hx-++++++
A++
GRAMO-++++
yo+
do+

Actividad reparadora de alquilación

En las células, [10] la AAG es la enzima responsable del reconocimiento e inicio de la reparación, a través de la catálisis de la hidrólisis del enlace N-glicosídico para liberar las bases de purina dañadas por la alquilación. [11] Específicamente, la hAAG es capaz de identificar y extirpar eficientemente 3-metiladenina, 7-metiladenina, 7-metilguanina , 1N-etenoadenina e hipoxantina . [12]

Actividad de base desaminada

El MPG puede actuar sobre las tres bases de desaminación de purina: hipoxantina, xantina y oxanina. [13]

La oxanina (Oxa) es una lesión de base desaminada en la que el nitrógeno N1 se reemplaza por oxígeno. A diferencia de la actividad reparadora de alquilación, que solo puede actuar contra bases de purina, la hAAG puede escindir Oxa [14] de los cuatro pares de bases bicatenarios que contienen Oxa, Cyt/Oxa, Thy/Oxa, Ade/Oxa y Gua/Oxa, sin mostrar preferencia particular por ninguna de las bases. Además, la hAAG es capaz de eliminar Oxa del ADN monocatenario que contiene Oxa. Esto ocurre porque la actividad ODG de la hAAG no requiere una cadena complementaria.

Estructura

La alquiladenina ADN glicosilasa es una proteína monomérica compuesta por 298 aminoácidos , con un peso molecular de 33 kDa. Su estructura primaria canónica consiste en la siguiente secuencia. Sin embargo, también se han encontrado otras isoformas funcionales.

Secuencia o isoforma 1 de la ADN glucosilasa de alquiladenina humana
Representación PDB basada en 1F6O
Estructura de la ADN glicosilasa de alquiladenina humana generada con Pymol

Isoforma 2

La secuencia de esta isoforma difiere de la secuencia canónica de la siguiente manera:

Aminoácidos 1-12: MVTPALQMKKPK → MPARSGA

Aminoácidos 195-196: QL →HV

Isoforma 3

La secuencia de esta isoforma difiere de la secuencia canónica de manera similar a la isoforma 2:

Aminoácidos 1-12: MVTPALQMKKPK → MPARSGA

Isoforma 4

En la secuencia de esta isoforma faltan los aminoácidos 1-17.

Se pliega en un único dominio de estructura α/β mixta, con siete hélices α y ocho cadenas β . El núcleo de la proteína consiste en una lámina β curvada y antiparalela con una horquilla β saliente (β3β4) que se inserta en el surco menor del ADN unido. Una serie de hélices α y bucles de conexión forman el resto de la interfaz de unión del ADN. [15] Carece del motivo hélice-horquilla-hélice asociado con otras proteínas de reparación por escisión de bases y, de hecho, no se parece a ningún otro modelo en el Protein Data Bank . [15]

Mecanismo

Reconocimiento de sustrato

La ADN glicosilasa de alquiladenina es parte de la familia de enzimas que siguen la BER , actuando sobre sustratos específicos según los pasos de la BER.

El proceso de reconocimiento de bases dañadas implica una unión no específica inicial seguida de difusión a lo largo del ADN. Una vez formado el complejo AAG-ADN, se produce un proceso de búsqueda redundante debido a la larga vida útil de este complejo, mientras que la hAAG busca muchos sitios adyacentes en una molécula de ADN en una única unión. Esto proporciona una amplia oportunidad para reconocer y extirpar lesiones que perturban mínimamente la estructura del ADN. [16]

Debido a su amplia especificidad, la hAAG realiza la selección del sustrato a través de una combinación de filtros de selectividad. [17]

  • El primer filtro de selectividad se produce en el paso de inversión de nucleótidos de pares de bases inutilizables que presentan lesiones.
  • El segundo filtro de selectividad está constituido por el mecanismo catalítico que asegura que sólo se escindan las bases de purina, aunque las pirimidinas más pequeñas pueden caber en el sitio activo del hAAG . El bolsillo del sitio activo está diseñado para acomodar un conjunto estructuralmente diverso de purinas modificadas, por lo que sería difícil excluir estéricamente las bases de pirimidina más pequeñas de la unión. Sin embargo, gracias a la forma y las propiedades químicas diferentes de una pirimidina unida y un sustrato de purina, el ácido catalizado reacciona sólo con la pirimidina, lo que evita que se una al hAAG. [10]
  • El tercer filtro de selectividad consiste en choques estéricos desfavorables que permiten un reconocimiento preferencial de lesiones de purina que carecen de grupos amino exocíclicos de guanina y adenina.
    Diagrama esquemático de los contactos hAAG-ADN

Inversión y fijación de nucleótidos

Su estructura contiene una lámina β antiparalela con una horquilla β saliente (β3β4) que se inserta en el surco menor del ADN unido. Este grupo es exclusivo de las células humanas y desplaza el nucleótido seleccionado que se desea escindir mediante su giro. El nucleótido se fija en el bolsillo de unión de la enzima donde se encuentra el sitio activo y se fija mediante los aminoácidos Arg182, Glu125 y Ser262. También se forman otros enlaces con los nucleótidos adyacentes para estabilizar la estructura.

El surco en la doble hélice de ADN que deja el nucleótido abásico volteado se llena con la cadena lateral del aminoácido Tyr162, sin establecer contactos específicos con las bases circundantes.

Escisión del enlace N-glucosídico por la ADN glucosilasa de alquiladenina humana

Liberación de nucleótidos

Activada por aminoácidos cercanos, una molécula de agua ataca el enlace N-glucosídico liberando la base alquilada a través de un mecanismo de desplazamiento posterior.

Ubicación

La ADN glicosilasa de alquiladenina humana se localiza en las mitocondrias , el núcleo y el citoplasma de las células humanas. [18] Se han encontrado algunas enzimas funcionalmente equivalentes en otras especies que tienen estructuras significativamente diferentes, como la ADN-3-metiladenina glicosilasa en E. coli. [15]

Importancia clínica

Según el mecanismo utilizado por la ADN glucosilasa de alquiladenina humana, un defecto en las vías de reparación del ADN conduce a la predisposición al cáncer . La HAAG sigue los pasos de la BER, lo que significa que una función incorrecta de los genes BER podría contribuir al desarrollo del cáncer. En concreto, una mala actividad de la hAAG puede estar asociada al riesgo de cáncer en portadores de mutaciones BRCA1 y BRCA2 . [19]

Envejecimiento

Como se señaló anteriormente, la ADN-3-metiladenina glicosilasa (también llamada ADN 3-alquiladenina glicosilasa o AAG) es capaz de identificar y extirpar una variedad de bases de purina dañadas por alquilación. Dichos daños a las bases de purina ocurren espontáneamente en el ADN. Los ratones doblemente mutantes deficientes tanto en AAG como en otra enzima que repara específicamente los daños de O6MeG ( O-6-metilguanina-ADN metiltransferasa ) tuvieron una vida útil más corta y envejecieron más rápidamente que los ratones de tipo salvaje. [20] Estos hallazgos indican que las bases de purina dañadas contribuyen al proceso de envejecimiento, lo que es coherente con la teoría del daño del ADN del envejecimiento .

Véase también

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000103152 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000020287 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed sobre ratón". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ Chakravarti D, Ibeanu GC, Tano K, Mitra S (agosto de 1991). "Clonación y expresión en Escherichia coli de un ADNc humano que codifica la proteína de reparación del ADN N-metilpurina-ADN glicosilasa". The Journal of Biological Chemistry . 266 (24): 15710–5. doi : 10.1016/S0021-9258(18)98467-X . PMID  1874728.
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  17. ^ Hedglin M, O'Brien PJ (2008). "La ADN glicosilasa de alquiladenina humana emplea una búsqueda procesiva de daños en el ADN". Bioquímica . 47 (44): 11434–11445. doi :10.1021/bi801046y. PMC 2702167 . PMID  18839966. 
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Lectura adicional

  • Hollis T, Lau A, Ellenberger T (agosto de 2000). "Estudios estructurales de la alquiladenina glicosilasa humana y la 3-metiladenina glicosilasa de E. coli". Mutation Research . 460 (3–4): 201–10. doi :10.1016/S0921-8777(00)00027-6. PMID  10946229.
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