Site AP - AP site

Representação simples de um site AP.

Em bioquímica e genética molecular , um sítio AP ( sítio apurínico / apirimidínico ), também conhecido como sítio abásico , é um local no DNA (também no RNA, mas muito menos provável) que não tem uma base purina nem pirimidínica , espontaneamente ou devido a danos no DNA . Foi estimado que em condições fisiológicas 10.000 sítios apurínicos e 500 apirimidínicos podem ser gerados em uma célula diariamente.

Os sítios AP podem ser formados por depurinação espontânea , mas também ocorrem como intermediários no reparo de excisão de base . Nesse processo, uma DNA glicosilase reconhece uma base danificada e cliva a ligação N-glicosídica para liberar a base, deixando um sítio AP. Existe uma variedade de glicosilases que reconhecem diferentes tipos de danos, incluindo bases oxidadas ou metiladas ou uracila no DNA. O sítio AP pode então ser clivado por uma endonuclease AP , deixando os terminais 3 'hidroxila e 5' desoxirribosefosfato (ver estrutura do DNA ). De modo alternativo, as glicosilase-liases bifuncionais podem clivar o sítio AP, deixando um fosfato 5 'adjacente a um aldeído 3' α, β-insaturado. Ambos os mecanismos formam uma quebra de fita única, que é então reparada por um reparo de excisão de base de patch curto ou longo.

Se não forem reparados, os locais AP podem levar à mutação durante a replicação semiconservativa . Eles podem causar paralisação do fork da replicação e são contornados pela síntese de translesão . Em E. coli , a adenina é preferencialmente inserida em locais AP, conhecidos como "regra A". A situação é mais complexa em eucariotos superiores, com diferentes nucleotídeos mostrando uma preferência dependendo do organismo e das condições experimentais.

Formação

Os sítios AP se formam quando a desoxirribose é clivada de sua base nitrogenada , quebrando a ligação glicosídica entre os dois. Isso pode acontecer espontaneamente, como resultado da atividade química, radiação ou devido à atividade enzimática. As ligações glicosídicas no DNA podem ser quebradas por meio de hidrólise catalisada por ácido . As bases de purina podem ser ejetadas sob condições fracamente ácidas, enquanto as pirimidinas requerem uma acidez mais forte para serem clivadas. As purinas podem até ser removidas em pH neutro , se a temperatura aumentar o suficiente. A formação do sítio AP também pode ser causada por vários produtos químicos modificadores de base. A alquilação , desaminação e oxidação de bases individuais podem levar ao enfraquecimento da ligação glicosil, portanto, a exposição a agentes que causam essas modificações pode estimular a formação de sítios AP.

A radiação ionizante também pode levar à formação de sítios AP. Os ambientes irradiados contêm radicais, que podem contribuir para os locais AP de várias maneiras. Os radicais hidroxila podem atacar as ligações glicosídicas, criando diretamente um sítio AP, ou tornar a ligação glicosil menos favorável ao se ligar à base ou ao anel de desoxirribose.

As enzimas, nomeadamente as glicosilases de ADN, também criam habitualmente sítios AP, como parte da via de reparação por excisão de bases. Em uma determinada célula de mamífero, estima-se que 5.000 a 10.000 sítios apurínicos se formem por dia. Sítios apirimidínicos se formam a uma taxa cerca de 20 vezes mais lenta, com estimativas de cerca de 500 eventos de formação por dia, por célula. Em taxas tão altas, é fundamental para as células ter um aparelho de reparo robusto no local, a fim de prevenir a mutação.

Características

Características químicas

Reatividade do site AP

Os sites AP são extremamente reativos. Eles flutuam entre um anel furanose e um aldeído livre de cadeia aberta e confirmação de álcool livre . A exposição a um nucleófilo pode causar uma reação de eliminação β, em que a ligação fosfoéster 3 ' é quebrada, causando uma quebra de fita simples. Esta reação pode ser catalisada pela AP liase . Na presença de excesso de reagente, uma eliminação adicional pode ocorrer no lado 5 '. O aldeído livre também pode reagir com aldeídos nucleofílicos contendo amina. Essas reações podem promover ainda mais a clivagem da ligação fosfoéster. Os aldeídos contendo grupos O-HN ₂ podem servir para estabilizar o local abásico reagindo com o grupo aldeído. Esta interação não cliva a ligação fosfoéster.

Atividade biológica

Os locais de AP em células vivas podem causar várias e graves consequências, incluindo a morte celular. As quebras de fita simples que ocorrem devido à eliminação β requerem reparo pela DNA Ligase para evitar mutação. Quando a DNA polimerase encontra um local abásico, a replicação do DNA geralmente é bloqueada, o que pode levar a uma quebra de fita simples ou dupla na hélice do DNA. Em E. coli , quando a enzima consegue contornar o local abásico, uma adenina é preferencialmente incorporada na nova fita. Se os sítios AP no DNA não forem reparados, a replicação do DNA não pode prosseguir normalmente e podem ocorrer mutações significativas. Se as mutações forem apenas polimorfismos de nucleotídeo único , a célula pode ser potencialmente afetada. No entanto, se ocorrerem mutações mais graves, a função celular pode ser gravemente prejudicada, o crescimento e a divisão podem ser prejudicados ou a célula pode simplesmente morrer.

Reparar

Os locais AP são uma característica importante da via de reparo da excisão de base. As glicosilases de DNA primeiro criam locais abásicos, reconhecendo e removendo bases modificadas. Existem muitas variantes da glicosilase para lidar com as múltiplas maneiras pelas quais uma base pode ser danificada. As circunstâncias mais comuns são alquilação de bases, oxidação e a presença de uracila na fita de DNA. Uma vez que um site AP foi criado com sucesso, uma endonuclease AP catalisa a quebra de uma ligação fosfoéster, criando um entalhe na espinha dorsal da hélice. A quebra pode ser 3 'ou 5' do local, dependendo da variante da enzima. As enzimas de processamento final, então, preparam o local para a ligação de corte, que é realizada pela DNA polimerase. A base inserida no entalhe é determinada pela base correspondente na vertente oposta. O corte é então selado por DNA ligase.

Referências