Лиаза фотопродукта Spore

Лиаза фотопродукта Spore (EC 4.1.99.14 SP лиаза, SPL, SplB, SplG) представляет собой радикальный фермент SAM , который восстанавливает ДНК сшивание оснований тимина, вызванное УФ-излучением. Существует несколько типов поперечного сшивания тимина, но SPL конкретно нацелен на 5-тиминил-5,6-дигидротимин, который также называют фотопродуктом спор (SP). Фотопродукт спор является преобладающим типом сшивки тимина в прорастающих эндоспорах, поэтому SPL является уникальным для организмов, продуцирующих эндоспоры , таких как Bacillus subtilis. Другие типы сшивки тимина, такие как димеры циклобутан-пиримидина (ЦПД) и фотопродукты пиримидин (6-4) пиримидона (6-4ПП), реже образуются в эндоспорах. Эти различия в сшивании ДНК являются функцией разной структуры ДНК. Геномная ДНК спор содержит множество ДНК-связывающих белков, называемых малыми растворимыми в кислотах белками, которые изменяют ДНК с традиционной конформации B-формы на конформацию A-from. Это различие в конформации считается причиной того, что спящие споры преимущественно накапливают SP в ответ на УФ-излучение, а не другие формы поперечного сшивания. Споры не могут восстанавливать сшивание в состоянии покоя, вместо этого SP восстанавливаются во время прорастания, чтобы вегетативная клетка могла нормально функционировать. Когда не восстанавливается, фотопродукт споры и другие типы сшивания могут вызывать мутации, блокируя транскрипцию и репликацию после точки сшивания. Механизм репарации с использованием лиазы фотопродукта спор является одной из причин устойчивости некоторых бактериальных спор.

Механизм, с помощью которого функционирует SPL, еще полностью не изучен, хотя известно, что он катализирует светонезависимую репарацию сшивки фотодимера 5-тиминил-5,6-дигидротимина через ряд радикальных реакций с образованием двух функциональных тиминовых колец, как показано на рисунке ниже. SPL является частью радикального семейства ферментов SAM, поэтому известно, что он имеет консервативные аспекты своей структуры и механизма, которые позволяют характеризовать его как радикальный фермент SAM. Радикальные ферменты SAM имеют консервативный цистеиновый мотив, кластер железо-сера в цистеиновом мотиве, а также S-аденозил-L-метионин (SAM) в качестве кофактора. Общий радикальный механизм SAM включает восстановление кластера железо-сера внутри фермента и перенос электрона на кофактор (SAM), который расщепляет часть структуры и образует 5'-дезоксиаденозильный радикал. Этот 5'-дезоксиаденозильный радикал затем удалит атом водорода с субстрата, образуя 5'-дезоксиаденозин и образуя радикал на субстрате, который перегруппируется с образованием продукта. Учитывая, что полный механизм функции SPL не полностью охарактеризован, будущие исследования, вероятно, будут сосредоточены на выяснении этого процесса.

Споровая фотопродукт-лиаза является частью одного из двух основных путей восстановления поперечно-сшитого 5-тиминил-5,6-дигидротимина, вызванного УФ-излучением: споровоспецифическая система репарации ДНК (которая использует споровую фотопродукт-лиазу), и общий путь эксцизионной репарации нуклеотидов (NER). Спороспецифическая система репарации ДНК специфична для SP, тогда как NER способен восстанавливать другие типы димеров тимина, такие как CPD и 6-4PP. Споры проявляют высокую чувствительность к ультрафиолету только тогда, когда нарушены оба пути восстановления.

• Спора + фотопродукт + лиаза в Национальной медицинской библиотеке США Медицинские предметные рубрики (MeSH)

• СМИ, связанные с лиазой фотопродукта Spore на Wikimedia Commons