ヒトDNAグリコシラーゼHneil1による他の酸化塩基に対するヒダントイン病変の優れた除去

DNAグリコシラーゼHNEIL1は、リングオープンプリンや飽和ピリミジンなど、多様な病変の塩基切除修復（BER）を開始します。これらのうち、ヒダントイン病変であるグアニジノヒダントイン（GH）とスピロイミノジヒダントイン（SP1およびSP2）の2つのジアステレオマーは、異常な構造、高い変異原性の可能性、細胞の検出により、最近の注意を集めています。修復の役割に関する洞察を提供するために、他の既知の基質と比較して、これらのヒダントイン病変のHNEIL1による切除効率が決定されました。最も顕著なのは、HNEIL1を使用した基質特異性の定量的検査により、ヒダントイン病変が、報告された標準基質チミングリコール（TG）および5-ヒドロキシシトシン（5-OHC）よりもはるかに効率的に（> 100倍速く）切除されることを明らかにしました。重要なことに、グリコシラーゼとベータ、デルタリアーゼ反応は、リアーゼ活性の速度が観察された基質特異性に影響を与えないように、しっかりと結合されています。HNEIL1の活性は、病変の塩基対パートナーの影響を受けます。GとSPの両方の除去は、Aとペアになった場合よりもGHとSPの両方の除去がより効率的になります。ghまたはspは、tと生理学的コンテキストではありません。実際、これはTとの塩基対の不安定な性質の結果である可能性があります。しかし、複製（GH.Gなど）の後に合理的に形成されるプロムタゲニック塩基ペアでのBERを介した容易な除去は、変異原性プロファイルを調節する因子である可能性があります。これらの病変の。さらに、HNEIL1はSP1をSP2よりも速く除去し、酵素が2つのジアステレオマーを識別できることを示しています。BERグリコシラーゼがspの1つのジアステレオマーを優先的に消費できることが示されたのはこれが初めてです。これは、HNEIL1の活性部位のアーキテクチャとSP病変の構造的な独自性の結果である可能性があります。これらの結果は、ヒダントイン病変がHNEIL1でこれまでに特定された最良の基質であり、これらの病変の修復がin vivoでのHNEIL1酵素の重要な機能である可能性を示唆していることを示しています。

The DNA glycosylase hNEIL1 initiates the base excision repair (BER) of a diverse array of lesions, including ring-opened purines and saturated pyrimidines. Of these, the hydantoin lesions, guanidinohydantoin (Gh) and the two diastereomers of spiroiminodihydantoin (Sp1 and Sp2), have garnered much recent attention due to their unusual structures, high mutagenic potential, and detection in cells. In order to provide insight into the role of repair, the excision efficiency by hNEIL1 of these hydantoin lesions relative to other known substrates was determined. Most notably, quantitative examination of the substrate specificity with hNEIL1 revealed that the hydantoin lesions are excised much more efficiently (>100-fold faster) than the reported standard substrates thymine glycol (Tg) and 5-hydroxycytosine (5-OHC). Importantly, the glycosylase and beta,delta-lyase reactions are tightly coupled such that the rate of the lyase activity does not influence the observed substrate specificity. The activity of hNEIL1 is also influenced by the base pair partner of the lesion, with both Gh and Sp removal being more efficient when paired with T, G, or C than when paired with A. Notably, the most efficient removal is observed with the Gh or Sp paired in the unlikely physiological context with T; indeed, this may be a consequence of the unstable nature of base pairs with T. However, the facile removal via BER in promutagenic base pairs that are reasonably formed after replication (such as Gh.G) may be a factor that modulates the mutagenic profile of these lesions. In addition, hNEIL1 excises Sp1 faster than Sp2, indicating the enzyme can discriminate between the two diastereomers. This is the first time that a BER glycosylase has been shown to be able to preferentially excise one diastereomer of Sp. This may be a consequence of the architecture of the active site of hNEIL1 and the structural uniqueness of the Sp lesion. These results indicate that the hydantoin lesions are the best substrates identified thus far for hNEIL1 and suggest that repair of these lesions may be a critical function of the hNEIL1 enzyme in vivo.