Влияние метилирования ДНК на 3′→5′-экзонуклеазную активность основной апурин-апиримидиновой эндонуклеазы человека APEX1

Апурин-апиримидиновые (АП) эндонуклеазы - ключевые ферменты пути эксцизионной репарации оснований ДНК, гидролизующие фосфодиэфирную связь АП-сайта, который образуется после удаления повреждённого основания. Основная АП-эндонуклеаза человека APEX1, помимо этого, проявляет 3′-фосфодиэстеразную и 3′→5′-экзонуклеазную активности. Биологические функции последней не выяснены; предполагается, что она может корректировать ошибки репаративного синтеза ДНК. При повреждении ДНК с 3′-стороны вблизи 5-метилцитозина (mC) проявление 3′→5′-экзонуклеазной активности может вызывать изменение статуса эпигенетического метилирования CpG-динуклеотидов. Остаётся открытым вопрос: вносит ли 3′→5′-экзонуклеазная активность APEX1 вклад в процесс активного эпигенетического деметилирования или, напротив, она лимитирована в метилированных CpG-динуклеотидах для сохранения эпигенетического статуса при репарации случайных повреждений ДНК. В работе впервые систематически исследована эффективность удаления ферментом APEX1 3′-концевых нуклеотидов из субстратов, представляющих собой интермедиаты репарации ДНК в CpG-динуклеотидах. Показано, что во всех интермедиатах олигонуклеотиды с некомплементарными матрице основаниями на 3′-конце представляют собой наилучшие, а с mC - наихудший субстрат для проявления 3′→5′-экзонуклеазной активности APEX1. Наличие mC в комплементарной цепи значительно снижает константу скорости реакции даже для некомплементарных 3′-концевых звеньев. Таким образом, эффективность 3′→5′-экзонуклеазной реакции, катализируемой APEX1, ограничена в метилированных CpG-динуклеотидах, что, вероятно, связано с необходимостью поддержания эпигенетического статуса при репарации.