Odminování

Deaminace je chemická reakce, ve které je molekula ztratí jednu skupinu amin . Tyto enzymy, které katalyzují tuto reakci, se nazývají deaminázy .

V lidském těle dochází k deaminaci hlavně v játrech , avšak deaminace glutamátu se nachází také v ledvinách . V situaci nadměrného příjmu bílkovin se deaminace používá ke štěpení aminokyselin za účelem poskytnutí energie. Aminová skupina se odstraní z aminokyseliny a převede se na amoniak . Zbývající část aminokyseliny je složena převážně z uhlíku a vodíku a je recyklována nebo oxidována pro energii. Vzhledem k tomu, že amoniak je toxický pro lidské tělo, enzymy jej přeměňují na močovinu nebo kyselinu močovou přidáním molekul oxidu uhličitého (což se nepovažuje za proces odminování) v močovinovém cyklu , který také probíhá v játrech. Močovina a kyselina močová mohou bezpečně difundovat do krve a nakonec se vylučovat močí.

Deaminační reakce v DNA

Cytosin a 5-methylcytosin

Spontánní deaminace odpovídá hydrolýze z cytosinu na uracil nebo 5-methylcytosinu na thymin , což je proces, ve kterém se uvolňuje amoniak. K tomu může dojít in vitro při použití hydrogensiřičitanu , který deaminuje cytosin, ale ne 5-methylcytosin . Tato vlastnost nemá výzkumníci sekvenovány DNA methylovaný rozlišit nemethylovaný cytosin (odpovídající uracil) z methylovaného cytosinu (nemodifikovaný).

V DNA je tato spontánní deaminace korigována odstraněním uracilu (produkt deaminace cytosinem a není součástí DNA) pomocí uracil-DNA glykosylázy , čímž se vytvoří abasické místo (AP). Výsledný abazický Místo se pak rozpoznán enzymů ( AP endonukleáz ), které porušují fosfodiesterovou vazbu na DNA, což umožňuje opravu výsledné léze pomocí jeho nahrazení jiným cytosinem. DNA polymeráza může provádět tuto výměnu přes v překladu nick , terminálové vyříznutí reakci svém 5 ‚→ 3‘ exonukleázovou aktivitu, následované „plnění“ reakce jeho. Polymerázové aktivity. Poté ligáza vytvoří fosfodiesterovou vazbu, aby utěsnila výsledný produkt, což odpovídá novému dobře sladěnému cytosinu. [Viz: Základní oprava excize .]

Spontánní deaminace 5-methylcytosinu vede k thyminu a amoniaku. Toto je nejběžnější mutace jednoho nukleotidu. Pokud je v DNA detekována tato reakce před průchodem replikační vidlice, může být v DNA korigována glykosylázou thymin-DNA , která odstraní thyminovou bázi ve špatně uzavřené asociaci G / T. Toto ponechává abasické místo, které je opraveno AP endonukleázami a polymerázou, stejným způsobem jako u uracil-DNA glykosylázy.

CpG dinukleotid , místa se nacházejí nejvíce methylovaný cytosin, jsou oblasti, které vykazují vysokou náchylnost mutací u myší, potkanů a lidí. Velká část přechodů z párování GC na párování AT se tedy nachází v CpG místech. Je podezření, že za tento jev může být deaminace 5-methylcytosinu. Ve skutečnosti, pokud se tento v průběhu buněčného dělení deaminuje, aniž by byl opraven , bude mateřský řetězec DNA obsahovat místo 5-methylcytosinu thymin, což bude mít za následek párování s adeninem, což následně vytvoří bodovou mutaci na odpovídajícím dceřiném řetězci DNA. Takže přechod z GC na AT.

V níže uvedeném příkladu 5'-ACGT-3 'sekvence ilustruje fenomén deaminace v molekule dvouvláknové DNA. Pokud 5-methylcytosin (5 mC) CpG dinukleotidu podstoupí deaminaci, takto vytvořený thymin již není komplementární k sousednímu guaninu.

Ve dvouřetězcové DNA poskytuje 5-methylcytosin, který deaminuje, thymin, který není komplementární k sousednímu guaninu.

Pokud k takovému přechodu dojde v buňce, aniž by došlo k její korekci, a dojde k buněčnému dělení , objeví se v dceřiné buňce, která vlastní řetězec mateřské DNA, na které k přechodu došlo, mutace GC → AT. Během buněčného dělení se dvě vlákna DNA skutečně oddělují a poté replikují , což zdvojnásobuje genetický materiál za účelem získání dvou dceřiných buněk. Z tohoto důvodu každá ze dvou dceřiných buněk drží vlákno DNA z rodičovské buňky (níže černé) a nově syntetizované vlákno (barevné), takzvaný „semikonzervativní“ proces. První příklad ukazuje, že dvě dceřiné buňky drží stejnou genetickou sekvenci, zatímco druhý příklad ukazuje situaci, kdy došlo k mutaci v důsledku přechodu 5mC → T na horním řetězci.

Pokud se v buňce 5-methylcytosin v DNA deaminuje na tymin, aniž by to korigoval a dojde k buněčnému dělení, objeví se v dceřiné buňce mutace GC → AT, která má vlákno mateřské DNA, na kterém je produkován přechod.

Guanine

Deaminace guaninu vede k tvorbě xanthinu . Xanthin, analogicky k enol tautomeru guaninu, se selektivně páruje s thyminem místo cytosinu. To vede k přechodné post-replikační mutaci, kde se původní pár bází GC transformuje na pár bází A-T. Oprava této mutace zahrnuje použití alkyladenin glykosylázy (Aag) během opravy bazální excizí.

Odminování od guaninu k xanthinu.png

Adenin

Deaminace adeninu vede k tvorbě hypoxanthinu , což způsobuje modifikaci adenosinu na inosin . Hypoxanthin, analogicky s iminovým tautomerem adeninu, se selektivně páruje s cytosinem místo thyminu. To vede k přechodné mutaci po replikaci, kde se původní pár bází A-T transformuje na pár bází GC.

Adenin k deaxaci hypoxantinem.png

Další informace

Je třeba poznamenat, že přítomnost AP míst v genetické sekvenci je mimo jiné způsobena skutečností, že účinnost systému REB (oprava základní excizí) má s věkem tendenci klesat.

Deaminace je navíc jednou z endogenních příčin produkce defektů v řetězci DNA: u savců se denně a na buňku vytvoří 100 až 500 deaminačních defektů .

Další protein, který plní tuto funkci

Poznámky a odkazy

  1. (in) Petra Neddermann Paola Gallinari , Teresa Lettieri a Daniel Schmid , „  Cloning and Expression of Human G / T mismatch-specific thymine-DNA glycosylase  “ , Journal of Biological Chemistry , sv.  271, n o  22,31. května 1996, str.  12767–12774 ( ISSN  0021-9258 a 1083-351X , PMID  8662714 , DOI  10.1074 / jbc.271.22.12767 , číst online , přistupováno 26. února 2017 )
  2. (in) Shulin Zhang , Barry W. Glickman a Johan G. de Boer , „  Spontánní mutace lacl transgenu u hlodavců: nepřítomnost druhu, kmene a místa vložení  “ , Environmental and Molecular Mutagenesis , sv.  37, n O  21 st 01. 2001, str.  141–146 ( ISSN  1098-2280 , DOI  10.1002 / em. 1021 , číst online , přístup ke dni 20. října 2017 )
  3. Guru S. Madugundu , Jean Cadet a J. Richard Wagner , „  Oxidace 5-methylcytosinu v izolované a buněčné DNA indukovaná hydroxylovými radikály  “, Nucleic Acids Research , sv.  42, n o  11,1 st 07. 2014, str.  7450–7460 ( ISSN  0305-1048 , PMID  24852253 , PMCID  PMC4066766 , DOI  10.1093 / nar / gku334 , číst online , přístup ke dni 20. října 2017 )
  4. (in) CP Walsh a GL Xu , Methylace DNA: Základní mechanismy , Springer, Berlín, Heidelberg, al.  "Aktuální témata v mikrobiologii a imunologii",2006( ISBN  3540313907 , DOI  10.1007 / 3-540-31390-7_11 , číst online ) , s.  283–315
  5. Cyril X. George , Lijo John a Charles E. Samuel , „  Editor RNA, adenosindeamináza působící na dvousložkovou RNA (ADAR1)  “, Journal of Interferon & Cytokine Research , sv.  34, n O  6,1 st 06. 2014, str.  437–446 ( ISSN  1079-9907 , PMID  24905200 , PMCID  PMC4046350 , DOI  10.1089 / jir.2014.0001 , číst online , přístup ke dni 30. března 2017 )
  6. Benjamin P. Best , „  Poškození jadernou DNA jako přímá příčina stárnutí  “, Rejuvenation Research , sv.  12, n o  3,1 st 06. 2009, str.  199-208 ( ISSN  1557-8577 , PMID  19594328 , DOI  10,1089 / rej.2009.0847 , číst on-line , přístup 26. února 2017 )
  7. (in) Přední záležitost | Zdravotní rizika z expozice nízkým úrovním ionizujícího záření: BEIR VII Fáze 2 | The National Academies Press ( DOI  10.17226 / 11340 , číst online )