Взаимодействие апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазы 1 человека с ДНК-интермедиатами и белками репарации и репликации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Дырхеева, Надежда Сергеевна

• Дырхеева, Надежда Сергеевна
• кандидат химических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат химических наук Дырхеева, Надежда Сергеевна

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие свойства апурнновой/апиримидиновой эндонуклеазы 1 человека

1.2. Синтез АРЕ1 в клетке. АРЕ1 как окислительно-восстановительный фактор (Ref-1)

1.3. Участие АРЕ1 в эксцизионной репарации оснований ДНК

1.3. L Этапы эксцизионной репарации оснований

1.3.2. З'-фосфатазная ц З'-фосфодиостеразная активности

1.3.3. Взаимодействие АРЕ1 с белками ЭРО

1.3.4. ДНК-связывающая, эндонуклеазная и экзонуклеазная активности

АРЕ1. Особенности механизма эндонукчеазной реакции АРЕ

1.4. 3-5'-экзонуклеазная активность АРЕ

1.4.1. Удаление неспаренных и модифицированных пукяеотидов с З'-конца

1.4.2. Влияние типа ДНК-дуплекса на экзонуклеазную активность АР El

1.4.3. Экзонуклеазная активность АР El в зависимости от структурных особенностей 5 '-конца олигонуклеотида

1.4.4. Влияние условий реакции на экзонуклеазную и эндонуклеазную активности АРЕ1'

1.5. Инцизионная репарация нуклеотидов ДНК

1.6. Участие АРЕ! в апоптозе и других процессах

1.7. Роль АРЕ1 в развитии заболеваний

1.7.1. Уровень АРЕ1 при различных заболеваниях^

1.7.2. Терапия^

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазы 1 человека с ДНК-интермедиатами и белками репарации и репликации»

В 1953 г. в биологии была совершена революция, названная многими величайшим открытием двадцатого века - в статье Дж. Уотсона и Р. Крика было опубликовано [1], что ДНК состоит из двух цепей, уложенных в виде двойной спирали. К тому времени химическая природа и состав нуклеиновых кислот уже были определены, но построение модели двойной спирали ДНК дало толчок изучению механизмов передачи наследственной информации. Кроме того, Уотсон и Крик предсказали механизм репликации ДНК, но не учли того, что структура ДНК повреждается вследствие эндогенных и экзогенных воздействий, и нужны механизмы, обеспечивающие исправление возникающих повреждений.

Если провести аналогию между строением клетки и элементами, выполняющими схожие с ДНК функции у живых организмов и государств [2], в организме функцию хранения и воспроизведения информации выполняет мозг и центральная нервная система, в стране - школы, библиотеки, культура и искусство. В школах и культурных учреждениях, как и на уровне организма - в мозге и ЦНС, система передачи информации должна быть строго отлажена и подчиняться какому-то определенному механизму для качественной упорядоченной передачи, чтобы информация не искажалась и не терялась. В молекулах ДНК в ходе их собственного копирования накапливаются разнообразные ошибки, называемые мутациями. Более того, ДНК подвержена спонтанному разрушению, а также- воздействию различных эндогенных продуктов и внеклеточных агентов природного и искусственного происхождения, повреждающих эту макромолекулу. Всего в ДНК человека 3 биллиона пар оснований. Эта макромолекула подвержена повреждениям под действием алкилирующих (метилирование оснований) и окисляющих агентов (потеря и окисление оснований, дезаминирование, возникновение одноцепочечных разрывов), а также ионизирующей радиации, (возникновение двуцепочечных разрывов). Исследование механизмов сохранения целостности генома на сегодняшний день является одной из важнейших фундаментальных задач современной биохимии и молекулярной биологии.

В клетке существует несколько путей репарации ДНК. Поврежденные азотистые основания и апуриновые/апиримидиновые (АР-) сайты удаляет система эксцизионной репарации, оснований (ЭРО) [3]. АР-сайты возникают в ДНК путем спонтанного гидролиза И-гликозидной связи и при удалении поврежденного основания ДНК-гликозилазами. По оценочным данным в клетках млекопитающих образуется порядка 10000 АР-сайтов в сутки, преимущественно за счет апуринизации [4]. Незакодированные

АР-сайты мутагенны и цитотоксичны, представляя большую угрозу для выживания клетки. Таким образом, репарация АР-сайтов является одним из важных механизмов сохранения стабильности генома.

Система ЭРО инициируется либо спонтанной потерей азотистого основания, либо действием ДНК-гликозилаз, расщепляющих N-гликозидную связь поврежденных нуклеотидов. Как спонтанно образовавшиеся, так и образованные под действием повреждающих агентов и ДНК-гликозилаз АР-сайты являются субстратами для АР-эндонуклеаз, например для АР-эндонуклеазы 1 человека (АРЕ1). АРЕ1 инициирует репарацию АР-сайтов, расщепляя ДНК с 5'-стороны от АР-сайта, в результате образуется З'-ОН группа и 5'-дезоксирибозофосфат (dRp). Помимо эндонуклеазной активности АРЕ1 также обладает З'-фосфодиэстеразной, З'-фосфатазной и 3'-5'-экзонуклеазной активностями [5].

На сегодняшний день известна последовательность стадий и основные участники ЭРО [3], однако механизмы регуляции всей системы репарации в целом остаются объектом пристального изучения. Предполагается, что на протяжении всего процесса ЭРО действует механизм "передачи эстафетной палочки" от белка-участника к белку, где в роли "палочки" выступает ДНК [6]. Согласно этому механизму, действие всех белков-участников ЭРО координировано, а АРЕ1, возможно, играет роль одного из координаторов ЭРО, сопрягая начальный процесс выщепления поврежденного азотистого основания ДНК-гликозилазой и последующий синтез ДНК, проводимый ДНК-полимеразой р (Р-полимеразой).

В пользу согласованного действия АРЕ1 и Р-полимеразы можно рассматривать также тот факт, что АРЕ1 обладает 3'-5'-экзонуклеазной активностью по отношению к неканоническим парам [7-9]. ДНК-полимераза р, являющаяся основной ДНК-полимеразой ЭРО у млекопитающих, не обладает собственной корректирующей 3'-5'-экзонуклеазной активностью. Следует отметить, что точность репаративного синтеза ДНК in vivo заметно выше, чем in vitro [10]. Таким образом, представляет интерес поиск факторов, повышающих точность синтеза ДНК в процессе ЭРО. Поскольку известно, что АРЕ1 может выщеплять неправильно (неканонически) спаренные нуклеотиды более эффективно, чем правильно спаренные [7], было высказано предположение, что АРЕ1 может выполнять в ЭРО роль "корректора" ошибок, допущенных Р-полимеразой [7].

Целью настоящей работы являлось исследование экзонуклеазной активности АРЕ1 в зависимости от "каноничности" пары, которую формирует З'-концевой dNMP, от условий реакции и от структуры ДНК-дуплекса с использованием нескольких типов ДНКструктур. Кроме того, планировалось исследовать взаимодействие АРЕ1 с олигонуклеотидными ДНК-интермедиатами репарации и репликации ДНК, а также взаимное функциональное влияние АРЕ1, р-полимеразы и других белков репарации и репликации ДНК.

В ходе работы решались следующие задачи:

Исследование зависимости 3'-5'-экзонуклеазной активности АРЕ1 от типа ДНК-дуплекса (частичный дуплекс или дуплекс с разрывом/брешью), структурных особенностей 5'-конца олигонуклеотида, фланкирующего одноцепочечный разрыв, от условий реакции и от стабильности дуплекса в различных условиях реакции.

Анализ эффективности 3'-5'-экзонуклеазного выщепления с З'-конца праймера с помощью АРЕ1 природных нуклеотидов в составе канонической или неканонической пары, а также аналогов ёИМР, модифицированных по рибозе: (МЫМР и аналогов сММР, содержащих вместо дезоксирибозы остаток морфолина.

Анализ эффективности 3'-5'-экзонуклеазного выщепления аналогов ёСМР замещенных по экзо-И-положению фотоактивируемыми группами, с целью выяснения возможности дальнейшего применения таких аналогов для фотоаффинной модификации белков и ДНК в АРЕ 1-содержащих реконструированных системах, клеточных и ядерных экстрактах.

С помощью методов задержки в геле и фотоаффинной модификации планировалось исследовать взаимодействие АРЕ1 с различными олигонуклеотидными структурами и с р-полимеразой, в том числе при совместном присутствии рекомбинантных очищенных белков и в клеточном экстракте. Была поставлена задача изучить взаимодействие АРЕ1 с олигонуклеотидными ДНК-интермедиатами репарации и репликации ДНК, а также влияние р-полимеразы на комплексообразование АРЕ1 с такими ДНК.

Исследование взаимного влияния АРЕ1 и р-полимеразы на 3'-5'-экзонуклеазную и полимеразную активности соответственно, а также на зависимость 3'-5'-экзонуклеазной активности АРЕ1 от присутствия белковых факторов ЯРА (репликативный белок А) и ХЯСС1 (белок, входящий в группу комплементации, обусловливающую чувствительность клеток к рентгеновскому излучению).

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Дырхеева, Надежда Сергеевна

выводы

1. Для ДНК-дуплексов нескольких типов проведено систематическое изучение зависимости катализируемого апуриновой/апиримидиновой эндонуклеазой 1 человека (АРЕ1) 3'-5'-экзонуклеазного гидролиза природных дезоксинуклеозидмонофосфатов (сПЯМР) в составе канонической или неканонической пары, от ионной силы и рН. Впервые исследованы все возможные сочетания пар нуклеотидов на З'-конце праймера. Показано, что:

• З'-концевые с!СМР, сЮМР или ёТМР независимо от типа ДНК-дуплекса (например ДНК с разрывом или частичный ДНК-дуплекс) менее эффективно выщепляются из канонических пар (СЮ, Т/А, О/С), и, в целом, эффективность гидролиза укладывается в ряды СЛл<С/А<С/С<С/Т, Т/А<Т/0<Т/С~Т/Т, 0/С<0ЛЗ~0/А~0/Т для разных типов ДНК. Эффективность выщепления З'-концевого ёАМР не зависит от каноничности пары, а ряды эффективности гидролиза варьируют в зависимости от типа ДНК-дуплекса.

• 3'-5'-экзонуклеазная активность АРЕ1 зависит от типа ДНК-дуплекса, а для ДНК с одноцепочечным разрывом — и от природы 5-концевой группы. Предпочтительными субстратами являются частичный ДНК-дуплекс, ДНК с 5'-свисающим одноцепочечным участком (флэпом) или 5'-гидроксильной группой, по сравнению с ДНК с 5'-фосфатной или 5-тетрагидрофуранофосфатной группой в одноцепочечном разрыве.

2. Показано, что З'-МогВ (аналоги ёНМР с заменой дезоксирибозы на морфолин) в целом менее подвержены катализируемому АРЕ1 3'-5'-экзонуклеазному гидролизу, чем остатки дидезоксинуклеозидмонофосфатов. Из исследованных аналогов З'-МогС в составе канонической пары МогС/О является самым устойчивым к действию АРЕ1.

3. В различных реакционных условиях исследован катализируемый АРЕ1 3—5'-экзонуклеазный гидролиз аналогов ёСМР, замещенных по экзо-К-положению фотоактивируемыми группами:

• с использованием нескольких подходов, а именно: по эффективности встраивания природного ёЫТР после фотоаналога на З'-конце, по лигированию и по зависимости экзонуклеазной активности АРЕ1 от природы нуклеотида, находящегося напротив фотоактивируемого аналога, показано, что фотоактивируемые нуклеотиды могут имитировать как с1СМР, так и сГГМР. Данные этих тестов хорошо согласуются с субстратными свойствами аналогов ёСТР в реакции элонгации праймеров р-полимеразой. Из четырех исследованных фотоактивируемых аналогов dCMP, три являются в большей степени аналогами ёСМР, чем ёТМР, а один в равной степени имитирует dCMP и dTMP.

• на основании полученных данных определены оптимальные реакционные условия для фотоаффинной модификации белков и ДНК в реконструированных системах, а также клеточных и ядерных экстрактах, содержащих АРЕ1, и предложено использование экзо-Ы-{2-[Н-(4-азидо-2,5-дифтор-3-хлорпиридин-6-ил)-3-аминопропионил]аминоэтил}-2'-дезоксицитидин-5-трифосфата (РАРёСТР), который, в форме З'-концевого монофосфата, наиболее устойчив к действию АРЕ1.

4. На основании анализа данных термической денатурации ДНК-дуплексов и 3—5'-экзонуклеазной активности АРЕ1, впервые установлено, что специфичность экзонуклеазного гидролиза определяется природой группы, фланкирующей разрыв/брешь с 5'-стороны, а эффективность в значительной мере зависит от способности ДНК-дуплекса "подплавляться" с 3-конца.

5. Исследовано взаимодействие АРЕ1 с Р-полимеразой, репликативным белком А (ЯРА) и белком, входящим в группу комплементации, обусловливающую чувствительность клеток к рентгеновскому излучению (ХЯСС1) на частичном ДНК-дуплексе с утопленным З'-концом. Для такого ДНК-субстрата впервые показано, что. АРЕ1 стимулирует синтез ДНК, катализируемый Р-полимеразой, ХЯСС1 стимулирует, а ИРА ингибирует 3'-5'-экзонуклеазную активность АРЕ1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Дырхеева, Надежда Сергеевна, 2009 год

1. Watson, J.D., Crick, F.H.C. A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid // Nature. 1953. -V. 171.-P. 737-738.

2. Янковский, H.K. Курс лекций «Основы биологии» для 1 курса ФМБФ МФТИ, 2007. — Режим доступа: http://www.bio.mipt.ru/student/files/biology/biolections.

3. Scharer ,O.D. DNA damage and repair // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. - V. 42. - P. 2074-2946.

4. Lindahl, T. Instability and decay of the primary structure of DNA // Nature. 1993. - V. 362.-P. 709-715.

5. Evans, A.R., Limp-Foster, M., Kelley, M.R. Going APE over ref-1 // Mutat. Res. 2000. -V. 461.-P. 83-108.

6. Wilson, S.H., Kunkel, T.A. Passing the baton in base excision repair // Nature Struct. Biol. -2000.-V. 7.-P. 176-178.

7. Chou, K.-M., Cheng, Y.-C. An exonucleolitic activity of human apurinic/apyrimidinic endonuclease on З'-mispaired DNA // Nature. 2002. - V. 415. - P. 655-659.

8. Wilson, D.M. III. Properties of and substrate determinants for the exonuclease activity of human apurinic endonuclease Apel // J. Mol. Biol. 2003. - V. 330. - P. 1027-1037.

9. Cistulli, C., Lavrik, O.I., Prasad, R., Hou, E., Wilson, S.H. AP endonuclease and poly(ADP-ribose) polymerase-1 interact with the same base excision repair intermediate // DNA Repair. 2004. - V. 3. - P. 581-591.

10. Lindahl, T. Suppression of spontaneous mutagenesis in human cells by DNA base excision repair // Mutat. Res. 2000. - V. 462. - P. 129-135.

11. Wilson, D.M. Ill, Barsky, D. The major human abasic endonuclease Apel: formation, consequences and repair of abasic lesions in DNA // Mutat. Res. 2001. - V. 484. - P. 283-307.

12. Krokan, H.E., Standal, R., Slupphaug, G. DNA glycosylases in the base excision repair of DNA // Biochemistry. 1997. - V. 68. - P. 255-285.

13. Fritz, G. Human APE/Ref-1 protein // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2000. - V. 32. - P. 925929.

14. Mol, C.D., Hosfield, D.J., Tainer, J.A. Abasic site recognition by two apurinic/apyrimidinic endonuclease families in DNA base excision repair: the 3'-ends justify the means // Mutat. Res. — 2000.-V. 460.-P. 211-229.

15. Strauss, P.R., Holt, C.M. Domain mapping of human apurinic/apyrimidinic endonuclease // J. Biol. Chem. 1998. - V. 273. - P. 14435-14441.

16. Tell, G., Crivellato, E., Pines, A., Paron, I., Pucillo, C., Manzini, G., Bandiera, A., Kelley, M.R., Di Loreto, C., Damante, G. Mitochondrial localization of APE/Ref-1 in thyroid cells // Mut. Res. 2001. - Y. 485. - P. 143-152.

17. Chattopadhyay, R., Wiederhold, L., Szczesny, B., Boldogh, I., Hazra, T.K., Izumi, T., Mitra, S. Identification and characterization of mitochondrial abasic (AP)-endonuclease in mammalian cells // Nucleic Acids Res. 2006. - V. 34. P. 2067-2076.

18. Tell, G., Quadrifoglio, F., Tiribelli, C„ Kelley, M.R. The many functions of APEl/Ref-1: not only a DNA repair enzyme // Antioxid. Redox. Signal. 2009. — V. 11. - P. 571-574.

19. Xanthoudakis, S., Smeyne, R.J., Wallace, J.D., Curran, T. The redox/DNA repair protein, Ref-1, is essential for early embryonic development in mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1996. V. 93. - P. 8919-8923.

20. Fung, H., Demple, B. A vital role for Apel/Refl protein in repairing spontaneous DNA damage in human cells // Mol. Cell. 2005. - V. 17. - P. 463-470.

21. Izumi, T., Brown, D.B., Naidu, C.V., Bhakat, K.K., Maclnnes, M.A., Saito, H., Chen, D.J., Mitra, S. Two essential but distinct functions of the mammalian abasic endonuclease // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. - V. 102. - P. 5739-5743.

22. Flaherty, D.M., Monick, M.M., Hunninghake, G.W. AP endonucleases and the many functions of Ref-1 // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2001. - V. 25. - P. 664-667.

23. Xanthoudakis, S., Curran, T. Identification and characterization of Ref-1, a nuclear protein that facilitates AP-1 DNA-binding activity // EMBO J. 1992. - V. 11. - P. 653-665.

24. Xanthoudakis, S., Miao, G., Wang, F., Pan, Y. C., Curran, T. Redox activation of Fos-Jun DNA binding activity is mediated by a DNA repair enzyme // EMBO J. 1992. - V. 11. - P. 3323-3335.

25. Hsieh, M.M., Hegde, V., Kelley, M.R., Deutsch, W.A. Activation of APE/Ref-1 redox activity is mediated by reactive oxygen species and PKC phosphorylation // Nucleic Acids Res. —• 2001.-V.29.-P. 3116-3122.

26. Kuninger, D.T., Izumi, Т., Papakonstantinou, J., Mitra, S. Human AP-endonuclease 1 and hn-RNP-L interacts with a nCaRE-like repressor element in the AP-endonuclease promoter // Nucleic Acids Res. 2002. - V. 30. - P. 823-829.

27. Ланцов, B.A. Репарация ДНК и канцерогенез: универсальные механизмы репарации у про- и эукариот и последствия их повреждения у человека // Молекуляр. биология; — 1998.-Т. 32.-С. 757-772.

28. Wilson, D.M. III, Thompson, L.H. Life without DNA repair // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. - V. 94. - P. 12754-12757.

29. Memislogu, A., Samson, L. Base excision repair in yeast and mammals // Mutat. Res. — 2000.-V. 451.-P. 39-51.

30. Nilsen, H., Krokan, H.E. Base excision repair in a network of defense and tolerance // Carcinogenesis. 2001. - V. 22. - P. 987-998.

31. Bennet, R.A.O., Wilson, D.M.III, Wong, D., Demple, B. Interaction of human apurinic endonuclease and DNA polymerase beta in the base excision repair pathway // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. - V. 94. - P. 7166-7169.

32. Frosina, G., Fortini, P., Rossi, O., Carrozzino, F., Raspaglio, G., Cox, L.S., Lane,, D.P., Abbondandolo, A., Dogliotti, E. Two pathways for Base Excision Repair in mammalian cells // J. Biol. Chem. 1996. - V. 271. - P. 9573-9578.

33. Matsumoto, Y., Kim, K. Excision of deoxyribose phosphate residues by DNA polymerase beta during DNA repair // Science. 1995. - V. 269. - P. 699-702.

34. Piersen, C.E., Prasad, R., Wilson, S.H., Lloyd, R.S. Evidence for an imino intermediate in the DNA polymerase beta deoxyribose phosphate excision reaction // J. Biol. Chem. 1996. - V. 271.-P. 17811-17815.

35. Fortini, P., Pascucci, B., Parlanti, E., Sobol, R.W., Wilson, S.H., Dogliotti, E. Different DNA polymerases are involved in the short- and long-patch base excision repair in mammalian cells // Biochemistry. 1998. - Y. 37. - P. 3575-3580.

36. Stucki, M., Pascucci, B., Parlanti, E., Fortini, P., Wilson, S.H., Hübscher, U., Dogliotti, E. Mammalian base excision repair by DNA polymerases 8 and s // Oncogene. 1998. - V. 17. — P. 835-843.

37. Podlutsky, A.J., Dianova, I.I., Podust, Y.N., Bohr, V.A., Dianov, G.L. Human DNA polymerase beta initiates DNA synthesis during long-patch repair of reduced AP sites in DNA // EMBO J. -2001. V. 20.-P. 1447-1482.

38. Klungland, A., Lindahl, T. Second pathway for completion of human DNA base excision repair: reconstitution with purified proteins and requirement for Dnase IV (FEN-1) // EMBO J. -1997.-V. 16.-P. 3341-3348.

39. Kim, K., Biade, S., Matsumoto, Y. Involvement of flap endonuclease 1 in Base Excision DNA Repair // J. Biol. Chem. 1998. - Y. 273. - P. 8842-8848.

40. Prasad, R., Dianov, G.R., Bohr, V.A., Wilson, S.H. FEN1 stimulation of DNA polymerase ß mediates an excision step in mammalian long patch Base Excision Repair // J. Biol. Chem. — 2000. V. 275. - P. 4460-4466.

41. Canitrot, Y., Frechet, M., Servant, L., Cazayx, C., Hoffman, J.-S. Overexpression of DNA-polymerase ß: a genomic instability enhancer process // FASEB J. 1999. - V. 13. - P. 11071111.

42. Cappelli, E., Taylor, R., Cevasco, M., Abbondandolo, A., Caldecott, K., Frosina, G. Involvement of XRCC1 and DNA ligase III gene products in DNA base excision repair // J. Biol. Chem. 1997. - V. 272. - P. 23970-23975.

43. Levin, D.S., McKenna, A.E., Motycka, T.A., Matsumoto, Y., Tomkinson, A.E. Interaction between PCNA and DNA ligase I is critical for joining of Okazaki fragments and long-patch base-excision repair // Curr. Biol. 2000. - V. 10. - P. 919-922.

44. David, S.S., Williams, S.D. Chemistry of glycosylases and endonucleases involved in base-excision repair // Chem. Rev. 1998. - V. 98. - P. 1221-1261.

45. Suh, D., Wilson, D.M.III, Povirk, L.F. 3'-Phosphodiesterase activity of human apurinic/apyrimidinic endonuclease at DNA double-strand break ends // Nucleic Acids Res. — 1997. V. 25. - P. 2495-2500.

46. Krokan, H.E., Nilsen, H., Skorpen, F., Otterlei, M., Slupphaug, G. Base excision repair of DNA in mammalian cells // FEBS Lett. 2000. - V. 476. - P. 73-77.

47. Parsons, J.L., Dianova, I.I., Dianov, G.L. APE1 is the major 3'-phosphoglycolate activity in human cell extracts //Nucleic Acids Research 2004. - V. 32. - P. 3531-3536.

48. Shida, T., Kaneda, K., Ogawa, T., Sekiguchi, J. Abasic site recognition mechanism by the Escherichia coli exonuclease III //Nucleic Acids Symp. Ser. 1999. -V. 23. - P. 195-196.

49. Rosenquist, T.A., Zaika, E., Fernandes, A.S., Zharkov, D.O., Miller, H., Grollman, A.P. The novel DNA glycosylase, NEIL1, protects mammalian cells from radiation-mediated cell death // DNA Repair. 2003. - V. 2. - P. 581-591.

50. Hill, J.W., Hazra, T.K., Izumi, T., Mitra, S. Stimulation of human 8-oxoguanine DNA-glycosilase by AP-endonuclease: potential coordination of the initial steps in base excision repair // Nucleic Acids Res. 2001. -V. 29. - P. 430-438.

51. Vidal, A.E., Hickson, I.D., Boiteux, S., Radicella, J.P. Mechanism of stimulation of the DNA glycosilase activity of hOGGl by the major human AP endonuclease: bypass of the AP lyase activity step // Nucleic Acids Res. 2001. - V. 29. - P. 1285-1292.

52. Hang, B., Singer, B. Protein-protein interactions involving DNA glycosylases // Chem. Res. Toxicol-2003.-V. 16.-P. 1181-1195.

53. Sidorenko, V.S., Nevinsky, G.A., Zharkov, D.O. Mechanism of interaction between human 8-oxoguanine-DNA glycosylase and AP endonuclease // DNA Repair. 2007. - V. 6. - P. 317328:

54. Sidorenko, V.S., Nevinsky, G.A., Zharkov, D.O. Specificity of stimulation of human 8-oxoguanine-DNA glycosylase by AP endonuclease //Biochem. Biophys. Res. Commun. 2008. -V.368.-P. 175-179.

55. Singhai, R.K., Prasad, R., Wilson, S.H. DNA polymerase ß conducts the gap-filling step in uracil-initiated base excision repair in a bovine testis nuclear extracts // J. Biol. Chem. — 1995. — V. 270. P. 949-957.

56. Sobol, R.W., Horton, J.K., Kuhn, R., Gu, H., Singhai, R.K., Prasad, R., Rajewsky, K., Wilson, S.H. Requirement of mammalian DNA polymerase-beta in base-excision repair // Nature. 1996,- V. 379. -P. 183-186.

57. Chen, D.S., Herman, T., Demple, B. Two distinct human DNA diesterases that hydrolyze 3'-blocking deoxyribose fragments from oxidized DNA // Nucleic Acids Res. 1991. - V. 19. -P. 5907-5914.

58. Horton, J.K., Srivastava, D.K., Zmudzka, B.Z., Wilson, S.H. Strategic down-regulation of DNA polymerase beta by antisense RNA sensitizes mammalian cells to specific DNA damaging agents //Nucleic Acids Res. 1995. -V. 23. - P. 3810-3815.

59. Abyzov, A., Uzun, A., Strauss P.R., Ilyin V.A. An AP Endonuclease 1-DNA polymerase b complex: theoretical prediction of interacting surfaces // PLoS. Comput. Biol. 2008. - V. 4. -el000066.

60. Chagovetz, A.M., Sweasy, J.B., Preston, B.D. Increased activity and fidelity of DNA polymerase beta on single-nucleotide gapped DNA // J. Biol. Chem. — 1997. V. 272. — P. 27501-27504.

61. Lebedeva, N.A., Khodyreva, S.N., Favre, A., Lavrik, O.I. AP endonuclease 1 has no biologically significant 3'-5' exonuclease activity // Biochem. Biophys. Res. Communs. — 2003. — V. 300.-P. 182-187.

62. Dianova, I.I., Bohr, V. A., Dianov, G.L. Interaction of human AP endonuclease 1 with flap endonuclease 1 and proliferating cell nuclear antigen involved in long-patch base excision repair // Biochemistry 2001. - V. 40. - P. 12639-12644.

63. Ranalli, T.A., Tom, S., Bambara, R.A. AP endonuclease 1 coordinates flap endonuclease 1 and DNA ligase I activity in long patch base excision repair // J. Biol. Chem. 2002. - V. 277. -P. 41715-41724.

64. Mol, C.D., Izumi, T., Mitra; S., Tainer, J. DNA bound structures and mutants reveal abasic DNA binding by APE1 DNA repair and coordination // Nature. 2000. - V. 430. - P. 451-455'.

65. Strauss, P.R., Beard, W.A., Patterson, T.A., Wilson, S.H. Substrate binding by human apurinic/apyrimidinic endonuclease indicates a Briggs-Haldane mechanism // J. Biol. Chem. — 1997. V. 272. - P. 1302-1307.

66. Wilson, D.M. III, Takeshita, M., Grollman, A.P., Demple, B. Incision activity of humanjapurinic endonuclease (Ape) at abasic site analogs in DNA // J. Biol. Chem. 1995. - V. 270. -P. 16002-16007.

67. Barzilay, G., Walker, L.J., Robson, C.N., Hickson, I.D. Site-directed mutagenesis of the human DNA repair enzyme HAP1: identification of residues important for AP endonuclease and RNase H activity //Nucleic Acids Res. 1995. - V. 23. - P. 1544-1550.

68. Mundle, S.T., Fattal, M.H., Melo, L.F., Coriolan, J.D., O'Regan, N.E., Strauss, P.R. Novel role of tyrosine in catalysis by human AP endonuclease 1 // DNA Repair. 2004. - V. 3. — P. 1447-1455.

69. Kane, C.M., Linn, S. Purification and characterization of an apurinic/apyrimidinic endonuclease from HeLa cells // J. Biol. Chem. 1981. - V. 256. - P. 3405-3414.

70. Masuda, Y., Bennet, R.A.O., Demple, B. Rapid dissociation of human apurinic endonuclease (Apel) from incised DNA induced by magnesium // J. Biol. Chem. 1998. — V. 273.-P. 30360-30365.

71. Oezguen, N., Schein, C.H., Peddi, S.R., Power, T.D., Izumi, T., Braun, W. A "moving metal mechanism" for substrate cleavage by the DNA repair endonuclease APE-1 // Proteins.— 2007.-V. 68.-P. 313-323.

72. McNeill, D.R., Narayana, A., Wong, H.-K., Wilson, D.M.III. Inhibition of Apel nuclease activity by lead, iron and cadmium // Toxicogenomics. 2004. - V. 112. - P. 799-804.

73. Wilson, D.M. III, Takeshita, M., Demple, B. Abasie site binding by the human apurinic endonuclease, Ape, and determination of the DNA contact sites // Nucleic Acids Res. 1997. -V. 25.-P." 933-939.

74. Erzberger, J.P., Barsky, D., Scharer, O.D., Colvin, M.E., Wilson, D.M.III. Elements inabasic site recognition by the major human and E. coli apurinic/apyrimidinic endonucleases //j

75. Nucleic Acids Res. -1998. V. 26. - P. 2771-2778.

76. Cuniasse, P., Fazakerly, G.V., Guschlbauer, W., Kaplan, B.E., Sowers, L.C. The abasic sites as a challenge to DNA polymerase. A nuclear magnetic resonance study of G, C and T opposite a model abasic site // J. Mol. Biol. 1990. - V. 213. - P. 303-314.

77. David-Cordonnier, M.H., Cunniffe, S.M., Hickson, I.D., O'Neill, P. Efficiency of incision of an AP site within clustered DNA damage by the major human AP endonuclease // Biochemistry. 2002. - V. 41. - P. 634-642.

78. Demple, В., Herman, Т., Chen, D.S. Cloning and expression of APE, the cDNA encoding the major human apurinic endonuclease: definition of a family of DNA repair enzymes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991. - V. 88. - P. 11450-11454.

79. Chou, K.-M., Kukhanova, M., Cheng, Y.-C. A novel action of human apurinic/ apyrimidinic endonuclease//J. Biol. Chem. -2000. V. 275.-P. 31009-31015.

80. Parsons, J.L., Dianova, I.I., Dianov, G.L. APE 1-dependent repair of DNA single-strand breaks containing З'-end 8-oxoguanine // Nucleic Acids Res. 2005. - V. 33. - P. 2204-2209.

81. Liu, C., Pouliot, J.J., Nash, H.A. Repair of topoisomerase I covalent complexes in the absence of the tyrosyl-DNA phosphodiesterase Tdpl // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. - V. 99.-P. 14970-14975.

82. Wong, D., DeMott, M.S., Demple, B. Modulation of the 3-5' exonuclease activity of human apurinic endonuclease (apel) by its 5' incised abasic DNA product // J. Biol. Chem.2003. V. 278. - P. 36242-36249.

83. Gros, L., Ischenko, A.A., Ide, H., Elder, R.H., Saparbaev, M.K. The major human AP endonuclease (Apel) is involved in the nucleotide incision repair pathway// Nucleic Acids Res. —2004.-V. 32.-P. 73-81.

84. Wilson, D.M.III. Apel abasic endonuclease activity is regulated by magnesium and potassium concentrations and is robust on alternative DNA structures // J. Mol. Biol. 2005. -V. 345.-P. 1003-1014.

85. Крутиков, B.M. Антимутагенная роль автономных 3'—5-экзонуклеаз // Молекуляр. биология. 2004. - Т. 38. - С. 823-833.

86. Burkovics, P., Szukacsov, V., Unk, I., Haracska, L. Human Ape2 protein has a 3-5' exonuclease activity that acts preferentially on mismatched base pairs // Nucleic Acids Res. — 2006. V. 34. - P. 2508-2515.

87. Ischenko, A.A., Saparbaev, M.K. Alternative nucleotide incision repair pathway for oxidative DNA damage //Nature. 2002. - V. 415. - P. 183-187.

88. Marenstein, D.R., Wilson, D.M.III, Teebor, G.W. Human AP endonuclease (APE1) demonstrates endonucleolytic activity against AP sites in single-stranded DNA // DNA Repair. — 2003. — V. 3. P. 527-533.

89. Lowry, D.F., Hoyt, D.W., Khazi, F.A., Bagu, J., Lindsey, A.G., Wilson, D.M.III Investigation of the role of the histidine-aspartate pair in the human exonuclease Ill-like abasic endonuclease, Apel // J. Mol. Biol. 2003. - V. 329. - P. 311-322.

90. Lieberman, J., Fan, Z. Nuclear war: the granzyme A-bomb // Curr. Opin. Immunol. 2003. -V. 15.-P. 553-559.

91. Fan, J., Matsumoto, Y., Wilson, D.M.III. Nucleotide sequence and DNA secondary structure, as well as replication protein A, modulate the single-stranded abasic endonuclease activity of APE1 // J. Biol. Chem. 2006. - V. 281. - P. 3889-3898.

92. Berquist, B.R., McNeill, D.R., Wilson, D.M.III. Characterization of abasic endonuclease activity of human Apel on alternative substrates, as well as effects of ATP and sequence context on AP site incision // J. Mol. Biol. 2008. - V. 379. - P. 17-27.

93. Fritz, G., Grosch, S., Tomicic, M., Kaina, B. APE/Ref-1 and the mammalian response toigenotoxic stress // Toxicology. 2003. - V. 93. - P. 67-78.

94. Xu, Y., Moore, D.H., Broshears, J., Liu, L., Wilson, T.M., Kelley, M.R. The apurinic/apyrimidinic endonuclease (APE/ref-1) DNA repair enzyme is elevated in premalignant and malignant cervical cancer // Anticancer Res. 1997. - V. 17. - P. 3713-3719.

95. Moore, D.H., Michael, H., Tritt, R„ Parsons, S.H., Kelley, M.R. Alterations in the expression of the DNA repair/redox enzyme APE/ref-l in epithelial ovarian cancers // Clin. Cancer Res. 2000. - V. 6. - P. 602-609.

96. Bobola, M.S., Blank, A., Berger, M.S., Stevens, B.A., Silber, J.R. Apurinic/apyrimidinic endonuclease activity is elevated in human adult gliomas // Clinical Cancer Res. 2001. — V. 7. -P. 3510-3518.

97. Russo, D., Celano, M., Bulotta, S., Bruno, R., Arturi, F., Giannasio, P., Filetti, S., Damante, G., Tell, G. APE/Ref-1 is increased in nuclear fractions of human thyroid hyperfunctioning nodules // Mol. Cell. Endocrinol. 2002. - V. 194. - P. 71-76.

98. Sak, S.C., Harnden, P., Johnston, C.F., Paul, A.B., Kiltie, A.E. APE1 and XRCC1 protein expression levels predict cancer-specific survival following radical radiotherapy in bladder cancer // Clin. Cancer Res. 2005. - V. 11. - P. 6205-6211.

99. Tell, G., Pellizzari, L., Pucillo, C., Puglisi, F., Cesselli, D., Kelley, M.R., Di Loreto, C., Damante, G. TSH controls Ref-1 nuclear translocation in thyroid cells // J: Mol. Endocrinol. — 2000. — V. 24.-P. 383-390.

100. Ouellet, V., Le Page, C., Guyot, M.-C., Lussier, C., Tonin, P.N., Provencher, D.M., Mes-Masson, A.-M. SET complex in serous epithelial ovarian cancer // Int. J. Cancer. — 2006. — V. 119.-P. 2119-2126.

101. Tan, Z., Sun, N., Schreiber, S.S. Immunohistochemical localization of redox factor-1 (Ref-1) in Alzheimer's hippocampus //Neuroreport. 1998. - V. 9. - P. 2749-2752.

102. Kisby, G.E., Milne, J., Sweatt, C. Evidence of reduced DNA repair in amyotrophic lateral sclerosis brain tissue //Neuroreport. 1997. - V. 8. - P. 1337-1340.

103. Olkowski, Z.L. Mutant AP endonuclease in patients with amyotrophic lateral sclerosis // Neuroreport. 1998. - V. 9. - P. 239-242.

104. Edwards, M., Rassin, D.K., Izumi, T., Mitra, S., Perez-Polo, J.R. APE/Ref-1 Responses to oxidative stress in aged rats // J. Neurosci. Res. 1998. - V. 54. - P. 635-638.

105. Nguyen, C., Teo, J.L., Matsuda, A., Eguchi, M., Chi, E.Y., Henderson, W.R., Kahn, M. Chemogenomic identification of Ref-l/AP-1 as a therapeutic target for asthma // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.-2003.-V. 100.-P. 1169-1173.

106. Fishel, M.L., Kelley, M.R. The DNA base excision repair protein Apel/Ref-1 as a therapeutic and chemopreventive target // Mol. Aspects Med. 2007. - V. 28. - P. 375-395.

107. Anarbaev, R.O., Khodyreva, S.N., Zakharenko, A.L., Rechkunova, N.I., Lavrik, O.I. DNA polymerase activity in water-structured and confined environment of reverse micelles // J. Mol. Catal. 2005. - V. 33. - P. 29-34.

108. Henricksen, L.A., Umbricht, С.В., Wold, M.S. Recombinant replication protein A: expression, complex formation, and functional characterization // J. Biol. Chem. — 1994. — V. 269. P. 11121-11132.

109. Biade, S., Sobol, R.W., Wilson, S.H., Matsumoto, Y. Impairment of proliferating cell nuclear antigen-dependent apurinic/apyrimidinic site repair on linear DNA // J. Biol. Chem. — 1998.-V. 273.-P. 898-902.

110. Abramova, T.V., Bakharev, P.A., Vasilyeva, S.V., Silnikov, V.N. Synthesis of morpholine nucleoside triphosphates // Tetrahedron Lett. 2004 -V. 45. - P. 4361-4364.

111. Sambrook, J., Fritsch, E.F., Maniatis, T. Molecular Cloning: A Laboratoty Manual, 2nd ed. N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. - 1659 p.

112. Laemmli, U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 //Nature. 1970. - V. 227. - P. 680-685.

113. Скоупс, P. Методы очистки белков. Москва: Мир, 1985. — 342 с.

114. Корниш-Боуден, Э. Основы ферментативной кинетики. Москва: Мир, 1979.-280 с.

115. Lokhov, S.G., Pyshnyi, D.V. Thermodynamic and spectral properties of DNA miniduplexes with the terminal G x A mispairs and 3' or 5' dangling bases // FEBS Lett. 1997. -V. 420.-P. 134-138.

116. Beard, W.A., Shock, D.D., Wilson, S.H. Influence of DNA structure on DNA polymerase beta active site function: extension of mutagenic DNA intermediates // J. Biol. Chem. — 2004. — V. 279.-P. 31921-31929.

117. Wu, D.Y., Wallace, R.B. Specificity of the nick-closing activity of bacteriophage T4 DNA ligase // Gene. 1989. - V. 76. - P. 245-254.

118. Summerton, J.E. Morpholino, siRNA, and S-DNA compared: impact of structure and mechanism of action on off-target effects and sequence specificity // Curr. Top. Med. Chem. -2007.-V. 7.-P. 651-660.

119. Wong, D., Demple, B. Modulation of the 5'-deoxyribose-5-phosphate lyase and DNA synthesis activities of mammalian DNA polymerase beta by apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 // J. Biol. Chem. 2004. - V. 279. - P. 25268-25275.

120. Henner, W.D., Rodriguez, L.O., Hecht, S.M., Haseltine, W.A. Gamma Ray induced deoxyribonucleic acid strand breaks. 3' Glycolate termini // J. Biol. Chem. 1983. - V. 258. - P. 711-713.

121. Izumi Т., Schein, C.H., Oezguen, N., Feng, Y., Braun, W. Effects of backbone contacts 3' to the abasic site on the cleavage and the product binding by human apurinic/apyrimidinic endonuclease (APE1) // Biochemistry. 2004. - V. 43. - P. 684-689.

122. Shen, J.-C., Loeb, L.A. Mutations in the 8 loop of human APE1 alter binding and cleavageiof DNA containing an abasic site // J. Biol. Chem. 2003. - V. 278. - P. 46994-47001.

123. Mezzasalma, T.M., Kranz, J.K., Chan, W., Struble, G.T., Schalk-Hihi, C., Deckman, I.C., Springer, B.A., Todd, M.J. Enhancing recombinant protein quality and yield by protein stability profiling // J. Biomol. Screen. 2007. - V. 12. - P. 418-428.

124. Arakawa, Т., Timasheff, S.N. Preferential interactions of proteins with salts in concentrated solutions // Biochemistry. 1982. - V. 21. - P. 6545-6552.

125. SantaLucia, J.Jr., Hicks, D. The thermodynamics of DNA structural motifs // Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2004. - V. 33. - P. 415^140.

126. Aboul-ela, F., Koh, D., Tinoco, I. Jr., Martin, F.H. Base-base mismatches. Thermals of double helix formation for dCA3XA3G+dCT3YT3G (X, Y=A, C, G, T) // Nucleic Acids Res. -1985.-V. 13.-P. 4811-4824.

127. Luisi, P.L., Giomini, M., Pileni, M.P., Robinson, B.H. Reverse micelles as hosts for proteins and small molecules // Biochem. Biophys. Acta. 1988. - V. 947. - P. 209-246.

128. Martinek, K., Klyachko, N.L., Kabanov, A.V., Khmelnitsky, Yu.L., Levashov, A.V. The second E.C. Slater lecture. Micellar enzymology: its relation to membranology // Biochem. Biophys. Acta. 1989. - V. 981. - P. 161-172.

129. Anarbaev, R.O., Elepov, I.B., Lavrik, O.I. Klenow fragment and DNA polymerase alpha-primase fromserva calf thymus in water-in-oil microemulsions // Biochim. Biophys. Acta. — 1998.-V. 1384.-P. 315-324.

130. Getzenberg, R.H., Pienta, K.J., Ward, W.S., Coffey, D.S. Nuclear structure and the three-dimensional organization of DNA // J. Cell. Biochem. 1991. - V. 47. - P. 289-299.

131. Beard, B.C., Wilson, S.H., Smerdon, M.J. Suppressed catalytic activity of base excision repair enzymes on rotationally positioned uracil in nucleosomes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2003. V. 100. - P. 7465-7470.

132. Nilsen, H., Lindahl, Т., Verreault, A. DNA base excision repair of uracil residues in reconstituted nucleosome core particles // EMBO J. 2002. - V. 21. - P. 5943-5952.

133. Fortini, P., Dogliotti, E. Base damage and single-strand break repair: Mechanisms and functional significance of short- and long-patch repair subpathways // DNA Repair. 2007. - V. 6.-P. 398-409.

134. Almeida, K.H., Sobol, R.W. A unified view of base excision repair: lesion-dependent protein complexes regulated by post-translational modification // DNA Repair. 2007. - V. 6. -P. 695-711.

135. Суханова, M.B., Ходырева, C.H., Лаврик, О.И. Влияние поли(АОР-рибозо)-полимеразы-1 и ее апоптотического фрагмента 24 кДа на репарацию ДНК-дуплексов в ядерном экстракте из семенников крупного рогатого скота // Биохимия. 2006. - Т. 71. — С. 909-923.

136. Prasad, R., Beard, W.A., Strauss, P.R., Wilson, S.H. Human DNA polymerase beta deoxyribose phosphate lyase. Substrate specificity and catalytic mechanism // J. Biol. Chem. -1998. V. 273. - P. 15263-15270.

137. Singhal, R.K., Wilson, S.H. Short gap-filling synthesis by DNA polymerase beta is processive//J. Biol. Chem. 1993.-V. 268.-P. 15906-15911.

138. Iftode, C., Daniely, Y., Borowiec, J.A. Replication protein A (RPA): the eukaryotic SSB // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 1999. -V. 34. - P. 141-180.

139. DeMott, M.S., Zigman, S., Bambara, R.A. Replication protein A stimulates long patch DNA base excision repair // J. Biol. Chem. 1998. - V. 273. - P. 27492-27498.

140. Dianov, G.L., Jensen, B.R., Kenny, M.K., Bohr, V.A. Replication protein A stimulates proliferating cell nuclear antigen-dependent repair of abasic sites in DNA by human cell extracts //Biochemistry. 1999.-V. 38.-P. 11021-11025.

141. Georgaki, A., Hubscher, U. DNA unwinding by replication protein A is a property of the 70 kDa subunit and is facilitated-by phosphorylation of the 32 kDa subunit // Nucleic Acids Res.- 1993. -V. 21. P. 3659-3665.

142. Treuner, K., Ramsperger, U., Knippers, R. Replication protein A induces the unwinding of long double-stranded DNA regions // J. Mol. Biol. 1996. - V. 259. - P. 104-112.

143. Vidal, A.E., Boiteux, S., Hickson, I.D., Radicella, J.P. XRCC1 coordinates the initial and1 late stages of DNA abasic site repair through protein-protein interactions // EMBO J. 2001. -V. 20.-P. 6530-6539.

144. Hadi, M.Z., Ginalski, K., Nguyen, L.H., Wilson, D.M.III. Determinants in nuclease specificity of Ape 1 and Ape2, human homologues of Escherichia coli exonuclease III // J. Mol. Biol. 2002. - V. 316. - P. 853-866.

145. Bambara, R.A., Murante, R.S., Henricksen, L.A. Enzymes and reactions at the eukaryotici

146. DNA replication fork// J. Biol. Chem. 1997. - V. 272. - P. 4647-4650.

147. Parlanti, E., Locatelli, G., Maga, G., Dogliotti, E. Human base excision repair complex is physically associated to DNA replication and cell cycle regulatory proteins // Nucleic Acids Res.- 2007. V. 35. - P. 1569-1577.

148. Jonsson, Z.O., Hindges, R., Hubscher, U. Regulation of DNA replication and repair proteins through interaction with the front side of proliferating cell nuclear antigen // EMBO J. -1998.-V. 17.-P. 2412-2425.

149. Tom, T.S., Henricksen, L.A., Bambara, R.A. Mechanism whereby proliferating cell nuclear antigen stimulates flap endonuclease 1 // J. Biol. Chem. 2000. - V. 275. - P. 10498-10505.

150. Tom T.S., Henricksen, L.A., Park, M.S., Bambara, R.A. DNA ligase I and proliferating cell nuclear antigen form a functional complex // J. Biol.Chem. 2001. - V. 276. - P. 24817-24825.

151. Fan, J., Wilson, D.M.III. Protein-protein interactions and posttranslational modifications in mammalian base excision repair // Free Radic. Biol. Med. 2005. - V. 38. - P. 1121-1138.