Endonuclease AP

.
A endonuclease AP ou AP endonuclease ou endonuclease apurínica/apirimidínica (BRENDA = 4.2.99.18) é un encima que está implicado na vía de reparación por escisión de bases do ADN. O seu principal papel na reparación de nucleótidos que sufriron danos ou están mal apareados no ADN é crear unha amosega ou corte nos enlaces fosfodiéster do ADN no chamado sitio AP, o cal se orixina cando unha ADN glicosilase retira unha base danada. O oco sen base é recoñecido pola endonuclease AP, que comeza a reparación.

Hai catro tipos de endonucleases AP que se clasifican segundo os seus sitios de incisión. As endonucleases AP das clases I e II fan a incisión do ADN nos grupos fosfato 3' e 5' do sitio no que falta a base, deixando uns extremos 3'-OH e 5'-fosfato terminais. As das clases III e IV tamén clivan (cortan) o ADN nos grupos fosfato 3' e 5' no sitio sen base, pero xeran uns extremos 3'-fosfato e 5'-OH.

A endonuclease AP humana (APE1), igual que a maioría das endonucleases AP, é de clase II e precisa ter un ión Mg2+ no seu sitio activo para poder realizar o seu papel na reparación de excisión de base. O homólogo deste encima nos lévedos é a APN1.

 Estrutura da APE1 
miniatura|dereita|Residuos positivos na superficie da proteína APE1 (en azul) ancóranse ao ADN e dóbrano ao interaccionaren cos grupos fosfato cargados negativamente do ADN. .
miniatura|esquerda| Enlaces de hidróxeno entre os residuos de aminoácidos chave axudan a estabilizar a estrutura do sitio activo. Ademais, un residuo cargado negativamente (Glu 96) axuda a soster o ión Mg2+ e tamén é necesario para estabilizar o sitio AP no seu lugar. .
O encima APE1 contén varios residuos de aminoácidos que lle permiten reaccionar selectivamente cos sitios AP. Hai tres residuos na APE1 (Arg73, Ala74, e Lys78) que contactan con tres fosfatos consecutivos do ADN na febra oposta á que contén o sitio AP, mentres que a Tyr128 e a Gly127 ocupan e amplían o suco menor do ADN, ancorándose ao ADN polo extremo retorcemento causado pola interacción entre os residuos positivos que se encontran en catro bucles e unha hélice α e os grupos fosfato negativos que se encontran no enlace fosfodiéster do ADN.

Este extremo retorcemento forza a porción na que falta a base do ADN a meterse no sitio activo da APE1. Este sitio activo está limitado pola Phe266, o Trp280, e a Leu282, que se empaquetan estreitamente co lado hidrofóbico do sitio AP, evitando os sitios que si teñen bases. O sitio AP é despois estabilizado por enlaces de hidróxeno do grupo fosfato 5' co sitio AP na Asn174, Asn212, His309, e o ión Mg2+, mentres que a súa base desapareada é estabilizada por medio de enlaces de hidróxeno coa Met270. O grupo fosfato 3' estabilízase co sitio AP por medio de enlaces de hidróxeno coa Arg177. Mentres, un Asp210 do sitio activo, que se fai máis reactivo debido ao aumento do seu pKa causado pola súa estabilización polos enlaces de hidróxeno entre Asn68 e Asn212, activa o nucleófilo que ataca e cliva os enlaces fosfodiéster e probablemente dá lugar á actividade máxima observada da APE1 a pH 7,5.

 Mecanismo 
O encima APE1 crea unha amosega ou incisión no eixe de enlaces fosfodiéster azucre-fosfato do ADN nun sitio ao que lle falta unha base por medio dun mecanismo simple de substitución de acilo. Primeiro, o residuo Asp210 do sitio activo desprotona unha molécula de auga, a cal pode despois realizar un ataque nucleofílico no grupo fosfato situado en 5' no sitio AP. Despois, móvense electróns dun dos átomos de oxíxeno no grupo fosfato, expulsando un electrón do outro oxíxeno creando un grupo fosfato 5' libre no sitio AP e un extremo 3´-OH no nucleótido normal, e ambos os dous están estabilizados polo ión Mg2+.

700px

 Inhibición da APE1 
miniatura|100px|dereita|Lucanthone.
Inhibidores coñecidos da APE1 son o ácido 7-nitroindol-2-carboxílico (NCA) e o lucanthone. Estes dous compostos posúen aneis unidos a curtas cadeas, que se parecen aos aneis do azucre desoxirribosa sen unha base unida e enlazada por enlace fosfodiéster ao ADN. Os dous inhibidores conteñen moitos aceptores de enlaces de hidróxeno, os cales poden interaccionar con doantes de enlaces de hidróxeno no sitio activo da APE1, o que causa que estes inhibidores se adhiran ao sitio activo e impidan que o encima catalice outras reaccións.

 A APE1 como diana quimiopreventiva 
Como a APE1 realiza unha función esencial na vía de reparación de excisión de base do ADN, converteuse nunha diana nas investigacións que procuran medios para impedir que as células cancerosas sobrevivan á quimioterapia. A APE1 non só é necesaria para causar unha amosega no eixe de enlaces fosfodiéster do ADN para que os encimas implicados despois na vía de reparación de excisión de base poidan recoñecer o sitio AP, senón que tamén a APE1 ten unha función redox que axuda a activar outros encimas implicados na reparación do ADN. Se realizamos un knocking down da APE1 isto pode causar unha maior sensibilidade da célula tumoral aos tratamentos, o que impide que estas células sobrevivan á quimioterapia.

 Notas 
As imaxes gráficas moleculares producíronse utilizando o empaquetamento UCSF Chimera do Resource for Biocomputing, Visualization, and Informatics da Universidade de California en San Francisco (financiada polo NIH P41 RR-01081).

 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 
 Definición básica de endonuclease AP
 Familia 1 de endonucleases AP en PROSITE
 Familia 2 de endonucleases AP en PROSITE
 Application in Long Patch Base Excision Repair
 Purificación e caracterización dunha endonuclease AP de células HeLa.

Categoría:Encimas