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

АР-эндонуклеаза 1 – многофункциональный фермент репарации ДНК
Дырхеева Н.С., Лаврик О.И.
Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН,
Новосибирск, Россия
Апуриновые/апиримидиновые (АР-) сайты возникают в ДНК путем спонтанного 
гидролиза N-гликозидной связи и при удалении поврежденного основания ДНК-гли-
козилазами. АР-сайты являются преобладающими некодирующими повреждениями 
ДНК, угрозой стабильности генома. Процесс исправления повреждений ДНК осущест- 
вляется путем координации различных белковых факторов в ходе этого процесса. 
Основным ферментом, репарирующим АР-сайты в ДНК клеток человека, является 
AP-эндонуклеаза 1 (APE1) – многофункциональный фермент, главной функцией 
которого является расщепление в ходе реакции гидролиза фосфодиэфирного остова 
ДНК с 5’-стороны от AP-сайта. Таким образом АРЕ1 инициирует процесс эксцизионной 
репарации оснований ДНК (DNA base excision repair – BER) [1]. В результате этой 
реакции в ДНК образуется одноцепочечный разрыв с 3’-ОН группой и 5’-дезоксирибо-
зофосфатом (dRр) на концах разрыва. Такой одноцепочечный разрыв – промежуточное 
звено репарации ДНК, потенциально цитотоксичен. Далее он репарируется другими 
белками-участниками системы репарации, которые восстанавливают потерянное 
«звено» цепи и целостность ДНК. Помимо АР-эндонуклеазной активности, АРЕ1 так 
же обладает 3’-фосфодиэстеразной, 3’-фосфатазной и 3’–5’-экзонуклеазной активно-
стями [1]. Экзонуклеазная активность АРЕ1 проявляется на ДНК-субстратах с модифи-
цированными аналогами dNМP и с dNМP с неканонически спаренными основаниями 
на 3’-конце одноцепочечного разрыва ДНК, благодаря этому АРЕ1 может выполнять 
в BER роль «корректора» ошибок, допущенных ДНК-полимеразой β. Известно, что 
АРЕ1 использует один активный сайт для связывания с ДНК при проявлении этих двух 
активностей, AP-эндонуклеазной и 3’–5’-экзонуклеазной. В докладе будут рассмотрены 
структурно-функциональные аспекты проявления АРЕ1 этих двух ферментативных 
активностей. Активный центр этого небольшого (Mw~35,5 кДа) ДНК-связывающего 
белка довольно компактный. За последнее время было опубликовано несколько работ 
[2,3] по структурам комплексов АРЕ1 с различными ДНК-субстратами, в том числе с 
субстратом экзонуклеазной реакции, полученных с помощью рентгеноструктурного 
анализа. Будет рассмотрено, как фермент размещает в активном центре различные 
ДНК-субстраты в оптимальном для нуклеофильной атаки положении. 
1. Dyrkheeva N.S., Lebedeva N.A., Lavrik O.I., Ap Endonuclease 1 as a key enzyme in repair 
of apurinic/apyrimidinic sites. Biochemistry (Mosc). 2016, 81, 951-67.
2. Freudenthal B.D., Beard W.A., Cuneo M.J., Dyrkheeva N.S., Wilson S.H. Capturing snap-
shots of ApE1 processing DNA damage. Nat Struct Mol Biol. 2015, 22, 924-31. 
3. Whitaker A.M., Freudenthal B.D. ApE1: A skilled nucleic acid surgeon. DNA Repair 
(Amst). 2018, 71, 93-100.
Работа поддержана грантом РФФИ 17-04-00925.

---

Всероссийская мультиконференция с международным участием «Биотехнология – медицине будущего»
29 июня - 2 июля 2019 г., г. Новосибирск, Россия
122