Base excision repair

Base excision repair, route via welke cellen beschadigd DNA repareren tijdens DNA replicatie. Base excision repair helpt ervoor te zorgen dat mutaties niet in het DNA worden opgenomen wanneer het wordt gekopieerd.

De afzonderlijke basen van DNA (adenine, cytosine, guanine en thymine) zijn gevoelig voor schade door spontane alkylering (overdracht van een alkylgroep), deaminering (verwijdering van een aminogroep), en oxidatie (schade door reactieve zuurstofspecies). De beschadiging kan leiden tot onjuiste basenparen, wat resulteert in de vervanging van basen of de verwijdering van een base. Deze mutaties worden vervolgens bestendigd.

Base-excisieherstel omvat vijf basisstappen, te beginnen met de identificatie en verwijdering van de gemuteerde base uit de DNA-helix door een enzym dat DNA-glycosylase wordt genoemd. Vervolgens maakt een enzym, AP (apurinisch/apyrimidinisch) endonuclease, een incisie op de abasische plaats, waardoor een breuk, of inkeping, in de DNA-streng ontstaat. De plaats wordt vervolgens “gereinigd”, waarbij verschillende tussenproducten van de strengbreuk en andere achterblijvende chemicaliën enzymatisch worden verwijderd ter voorbereiding van de synthese van de reparatie. In de laatste twee stappen worden een of meer nucleotiden gesynthetiseerd om het gat op te vullen, en de inkeping in de DNA-streng wordt gedicht. (Een nucleotide is een base gekoppeld aan een suiker- en fosfaatgroep, die de ruggengraat van DNA vormt.)

DNA-glycosylase is in staat een aantal verschillende beschadigde basen te herkennen. Het is ook in staat om DNA-basen te verwijderen die cytotoxisch (schadelijk voor de cel) zijn of die DNA-polymerase (een enzym dat betrokken is bij de DNA-replicatie) fouten kunnen doen maken. Van sommige DNA-glycosylasen is aangetoond dat zij bifunctioneel zijn: zij verrichten de bovengenoemde activiteit en bezitten ook lyase-activiteit, waardoor zij de DNA-backbone op de abasische plaats kunnen afbreken. Er is een groot aantal DNA-glycosylasen bekend. Voorbeelden zijn uracil-DNA-glycosylases, single-strand selective monofunctional uracil-DNA-glycosylase (SMUG1), en thymine-DNA-glycosylase (TDG).