Сборник содержит материалы научной мультиконференции «Биотех- нология медицине будущего»

Структурные основы субстратной специфичности апуриновой/ 
апиримидиновой эндонуклеазы человека APE1 в процессе 
инцизионной репарации нуклеотидов
Кузнецова А.А.
1
, Матвеева А.Г.
2,3
, Милов А.Д.
2
, Воробьев Ю.Н.
1
, Дзюба С.А.
2,3
, 
Федорова О.С.
1,3
, Кузнецов Н.А.
1,3
1
Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН,
Новосибирск, Россия 
2
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск, Россия 
3
Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
Основной биологической функцией апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазы 
человека APE1 является гидролиз фосфодиэфирной связи с 5ʹ-стороны от АР-сайтов 
в процессе эксцизионной репарации оснований ДНК. Однако в ряде работ было 
показано, что фермент способен узнавать в качестве субстратов не только АР-сайты, 
но и некоторые поврежденные нуклеотиды, например 5,6-дигидроуридин, альфа-ано- 
мер аденозина, 1,N6-этеноаденозин и другие. Кроме того, фермент APE1 обладает 
3ʹ-фосфодиэстеразной, 3ʹ-5ʹ-экзонуклеазной, 3ʹ-фосфатазной и эндорибонуклеазной 
активностями. Несмотря на интенсивное изучение функциональных особенностей 
фермента APE1 в настоящее время остается неизвестно, каким образом активный центр 
фермента способен узнавать значительно отличающиеся по своей природе и структуре 
поврежденные 2ʹ-дезоксирибонуклеотиды и неповрежденные рибонуклеотиды.
В рамках данной работы для определения механизма широкой субстратной специ-
фичности APE1 использовали метод двойного электрон-электронного резонанса, кото- 
рый позволяет рассчитать расстояние между двумя спиновыми метками в составе 
модельных ДНК-дуплексов. Анализ конформационных превращений фермент-
субстратных комплексов в процессе узнавания поврежденного нуклеотида также был 
проведен в режиме реального времени с помощью метода остановленного потока.
Полученные данные свидетельствуют о том, что образование фермент-субстратного 
комплекса приводит к заметному изгибу дуплекса ДНК и угол изгиба зависит от типа 
поврежденного нуклеотида. С помощью молекулярно-динамического моделирования 
было показано, что в фермент-субстратном комплексе поврежденный нуклеотид, 
вывернутый из спирали ДНК, располагается в полости фермента, образованной 
остатками Asn-174, Asn-212, Asn-229, Ala-230, Phe-266 и Trp-280. При этом данные 
аминокислотные остатки не образуют специфических контактов с поврежденными 
нуклеотидами.
Таким образом, можно заключить, что способность поврежденного нуклеотида вы- 
ворачиваться из двойной спирали и располагаться в данной полости фермента в ответ 
на образование неспецифических контактов в ДНК-связывающем центре, может быть 
ключевым фактором, обеспечивающим субстратную специфичность APE1.
Работа поддержана грантом Президента Российской Федерации для государственной 
поддержки молодых российских ученых - докторов наук МД-3775.2019.4. Предстационар-
ный кинетический анализ выполнен при поддержке гранта РНФ № 18-14-00135.

---

Всероссийская мультиконференция с международным участием «Биотехнология – медицине будущего»
29 июня - 2 июля 2019 г., г. Новосибирск, Россия
126