Divalent cations stimulate DNA repair activities of bacterial (6-4) photolyases

Hongju Ma
2018
Die (6-4) Photolyasen der bakteriellen Cryptochrom/Photolyase (BCP) -Gruppe gehören zu einer Familie von Flavoproteinen, die als Reparaturenzyme für UV-B-induzierte DNA-Läsionen (Photolyasen) oder als Blaulicht-Photorezeptoren (Cryptochrome) fungieren. Die (6-4) BCP-Proteine kommen ausschließlich in Prokaryoten vor. In dieser Arbeit wurden 3 Mitglieder der (6-4) BCP-Gruppe, PhrB von Agrobacterium fabrum, CryB von Rhodobacter sphaeroides und Proma-PL von Prochlorococcus marinus mit einer
more » ... s mit einer eukaryotischen (6-4) Photolyase von Ostreococcus tauri OtCPF1 und einem Mitglied der Klasse III CPD Photolyasen PhrA von Agrobacterium fabrum verglichen. Es zeigte sich, dass die DNA-Reparatur-Effizienz von (6-4) BCP-Proteinen durch Mg2+ oder andere zweiwertige Kationen stimuliert wird, während bei OtCPF1 und PhrA keine Wirkung von zweiwertigen Kationen beobachtet wurde. Der Einfluss zweiwertiger Kationen auf die Photoreduktion bei verschiedenen Photolyasen wurde ebenfalls untersucht. Die Photoreduktion von PhrB wurde durch Mg2+ negativ beeinflusst, während bei PhrA Mg2+ einen stimulierenden Effekt hatte. Es stellte sich klar heraus, dass die Abhängigkeit von Mg2+ bei der DNA-Reparatur der (6-4) BCP und nicht bei der Photoreduktion zu suchen ist. Die veranlasste uns zu der Annahme, dass Mg2+ die DNA-Bindung und -Reparatur in (6-4) BCP-Proteinen beeinflusst. Zusammen mit den Strukturdaten und der Sequenzanalyse fanden wir eine vorgeschlagene Mg2+ Bindungsposition neben der DNA-Läsion und modifizierten die beiden betreffenden Aminosäuren durch ortsgerichtete Mutagenese. Der Effekt von Mg2+ ging für beide Mutanten verloren, während die Basisreparaturaktivität ohne Mg2+ von der Mutation nicht beeinflusst wurde. Vermutlich fördert Mg2+ die Bindung der (6-4) Läsion und erhöht die Elektronen-Affinität des Substrats. Außerdem wird die Barriere für Elektronentransfer verringert, wodurch und die Reaktion reibungsloser verläuft. Ich untersuchte auch die Reparatureffizienz für verschiedene Längen einzelsträngiger und doppelsträngiger DNA. [...]
doi:10.5445/ir/1000085001 fatcat:d2a3puqcencf5fkr7zmxwpqywa