ИСТИНА

Репарация неканонических пар нуклеотидов или «мисматчей» в ДНК (MMR) играет важную роль в поддержании стабильности генома. Ключевой белок MMR MutS распознает G-квадруплексы (G4) — неканонические структуры ДНК, которые могут инициировать образование двуцепочечных разрывов в ДНК. Для изучения влияния G4-содержащей ДНК на функционирование белков MMR E. coli была сконструирована линейная ДНК, где (GGGT)4-мотив, формирующий параллельный внутримолекулярный G4, был зафиксирован между двуспиральными фрагментами ДНК, содержащими G/T-«мисматч», узнаваемый белком MutS, и сайт гидролиза эндонуклеазы MutH. Методом «торможения» в геле установлено, что сродство MutS и MutL к G4-ДНК в 2–3 раза выше по сравнению с ДНК, содержащей G/T-«мисматч». Показано, что связывание MutS с G4-ДНК практически не зависит от присутствия нуклеотидного кофактора, в отличие от ДНК с G/T-«мисматчем». Однако, несмотря на эффективное связывание с белками MMR, G4 не активирует расщепление ДНК белком MutH: эффективность гидролиза в присутствии MutS и MutL не зависит от наличия структуры G4 в ДНК. В то же время G4 не препятствует «мисматч»-зависимой активации MMR, когда в ДНК одновременно присутствуют G4 и G/T-«мисматч» на расстоянии 3–18 пар нуклеотидов с 5'- или 3'-конца G4-мотива. Исследовано взаимодействие MutS и биологически значимой структуры с тандемными G-квадруплексами участка промотора гена каталитической субъединицы теломеразы (TERT) человека, в котором несколько положений часто подвергаются мутациям, считающимся драйверными для некоторых типов рака. Анализ G4 TERT, содержащих замены G146A, G124A или G138A/G139A методом химического «футпринтинга» показал дестабилизацию только G-трактов с мутацией, при этом дестабилизации всей квадруплексной структуры TERT-промотора не наблюдалось. Введение мутаций в последовательность TERT незначительно влияло на связывание с белком MutS, сродство которого к TERT-промотору «дикого типа» при этом в 2,5 раза выше, чем к ДНК с единичным (GGGT)4-квадруплексом. Остаток dG наиболее подвержен повреждениям, вызванным окислительным стрессом и образованием аддуктов. ДНК-аддукты гетероциклических аминов, включая канцерогены табачного дыма, считаются важными для изучения неканоническими структурами. Исследовано взаимодействие белков MMR E. coli и ДНК-дуплексов, содержащих в N2-положении гуанина остатки пиридина, пиридазина, пиримидина или пиразина, имитирующие модификацию ДНК гетероароматическими аминами (HAA-G). Показано, что MutS связывает модифицированную ДНК с HAA-G как в составе канонической пары HAA-G/C, так и в составе HAA-G/T-«мисматча» в 2–4 раза эффективнее, чем немодифицированную ДНК с G/T-«мисматчем». Согласно данным молекулярно-динамических расчётов MutS взаимодействует непосредственно с ароматическим кольцом HAA аддукта HAA-G, что объясняет равноценно высокое сродство к HAA-G/C и HAA-G/T ДНК. Таким образом, MutS эффективно связывается с неканоническими ДНК, включая объемные HAA-ДНК-аддукты и G4 различной структуры. Однако механизмы этих взаимодействий, по-видимому, отличаются от механизма узнавания «мисматчей» белком MutS.