Basen-Exzisionsreparatur

Basen-Exzisionsreparatur, ein Weg, durch den Zellen beschädigte DNA während der DNA-Replikation reparieren. Die Basen-Exzisionsreparatur trägt dazu bei, dass Mutationen nicht in die DNA eingebaut werden, wenn diese kopiert wird.

Einzelbasen der DNA (Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin) können durch spontane Alkylierung (Übertragung einer Alkylgruppe), Desaminierung (Entfernung einer Aminogruppe) und Oxidation (Schädigung durch reaktive Sauerstoffspezies) geschädigt werden. Die Schädigung kann zu einer fehlerhaften Basenpaarung führen, die den Austausch von Basen oder die Löschung einer Base zur Folge hat. Diese Mutationen bleiben dann bestehen.

Die Basen-Exzisionsreparatur umfasst fünf grundlegende Schritte, beginnend mit der Identifizierung und Entfernung der mutierten Base aus der DNA-Helix durch ein als DNA-Glycosylase bekanntes Enzym. Als Nächstes macht ein Enzym namens AP (apurinische/apyrimidinische) Endonuklease einen Einschnitt an der abasischen Stelle, wodurch ein Bruch oder eine Einkerbung im DNA-Strang entsteht. Anschließend wird die Stelle „gesäubert“, d. h. verschiedene Zwischenprodukte, die durch den Strangbruch entstanden sind, und andere verbleibende Chemikalien werden zur Vorbereitung der Reparatursynthese enzymatisch entfernt. In den letzten beiden Schritten werden ein oder mehrere Nukleotide synthetisiert, um die Lücke zu füllen, und die Einkerbung im DNA-Strang wird verschlossen. (Ein Nukleotid ist eine Base, die mit einem Zucker und einer Phosphatgruppe verbunden ist und das Rückgrat der DNA bildet.)

DNA-Glykosylase ist in der Lage, eine Reihe verschiedener beschädigter Basen zu erkennen. Sie ist auch in der Lage, alle DNA-Basen zu entfernen, die zytotoxisch (schädlich für die Zelle) sind oder die DNA-Polymerase (ein an der DNA-Replikation beteiligtes Enzym) zu Fehlern veranlassen könnten. Einige DNA-Glykosylasen sind nachweislich bifunktionell, d. h. sie üben die oben genannte Tätigkeit aus und besitzen darüber hinaus eine Lyaseaktivität, die es ihnen ermöglicht, das DNA-Rückgrat an der abasischen Stelle zu spalten. Es ist eine große Anzahl von DNA-Glykosylasen bekannt. Beispiele sind Uracil-DNA-Glykosylasen, einzelstrangselektive monofunktionelle Uracil-DNA-Glykosylase (SMUG1) und Thymin-DNA-Glykosylase (TDG).