Депуринизация

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Депуринизация представляет собой химическую реакцию пуриндезоксирибонуклеозидов, дезоксиаденозина и дезоксигуанозина и рибонуклеозидов, аденозина или гуанозина, в которой гидролитически расщепляется β-N-гликозидная связь с высвобождением нуклеинового основания, аденина или гуанина, соответственно. Вторым продуктом депуринизации дезоксирибонуклеозидов и рибонуклеозидов является сахар, 2'- дезоксирибоза и рибоза соответственно. Более сложные соединения, содержащие нуклеозидные остатки, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, также могут быть подвержены депуринизации. Дезоксирибонуклеозиды и их производные значительно более склонны к депуринизации, чем их соответствующие рибонуклеозидные аналоги. Потеря пиримидиновых оснований (цитозин и тимин) происходит по сходному механизму, но со значительно меньшей скоростью.

Рис. 1. Химическая структура апуринового сайта, присутствующего во фрагменте одноцепочечной ДНК.

Когда происходит депуринизация ДНК, это приводит к образованию апуринового сайта и изменению структуры. По оценкам исследований, в типичной человеческой клетке ежедневно таким образом теряется до 5000 пуринов[1]. В клетках одной из основных причин депуринизации является наличие эндогенных метаболитов, вступающих в химические реакции. Апуриновые сайты в двухцепочечной ДНК эффективно восстанавливаются частями пути эксцизионной репарации оснований (BER). Депуринированные основания в одноцепочечной ДНК, подвергающейся репликации, могут привести к мутациям, потому что в отсутствие информации от комплементарной цепи BER может добавить неправильное основание в апуриновый сайт, что приведёт к переходной или трансверсионной мутации[2].

Известно, что депуринизация играет важную роль в возникновении рака[3].

Гидролитическая депуринизация — одна из основных форм повреждения древней ДНК в ископаемом или субфоссильном материале, поскольку основание остаётся невосстановленным. Это приводит как к потере информации (последовательности оснований), так и к трудностям в восстановлении и репликации in vitro повреждённой молекулы с помощью полимеразной цепной реакции.

Химия реакции

Депуринизация не является редкостью, потому что пурин является хорошей уходящей группой через 9N-азот (см. структуру пурина ). Кроме того, аномерный углерод особенно активен в отношении нуклеофильного замещения (эффективно делая связь углерод-кислород короче, прочнее и полярнее, а связь углерод-пурин делает длиннее и слабее). Это делает связь особенно восприимчивой к гидролизу.

В химическом синтезе олигонуклеотидов депуринизация является одним из основных факторов, ограничивающих длину синтетических олигонуклеотидов[4].

Использованная литература

  1. ↑ Lindahl, T. (1993-04-22). "Instability and decay of the primary structure of DNA". Nature. 362 (6422): 709—715. Bibcode:1993Natur.362..709L. doi:10.1038/362709a0. ISSN 0028-0836. PMID 8469282.
  2. ↑ Carr. Depurination produces transversion mutations. www.mun.ca/biology/scarr. Memorial University of Newfoundland (2009). Дата обращения: 19 августа 2010. Архивировано 22 августа 2017 года.
  3. ↑ Cavalieri, E. (2012). "Mechanism of DNA depurination by carcinogens in relation to cancer initiation". IUBMB Life. 64 (2): 169—179. doi:10.1002/iub.586. PMID 22162200.
  4. ↑ Le Proust, E. M. (2010). "Synthesis of high-quality libraries of long (150mer) oligonucleotides by a novel depurination controlled process". Nucleic Acids Res. 38 (8): 2522—2540. doi:10.1093/nar/gkq163. PMID 20308161.