Ada regulon - Ada regulon

Dans la réparation de l'ADN , le régulon Ada est un ensemble de gènes dont l' expression est essentielle à la réponse adaptative (également appelée «réponse Ada», d'où son nom), qui est déclenchée dans les cellules procaryotes par exposition à des doses sublétales d'agents alkylants . Cela permet aux cellules de tolérer les effets de tels agents, qui sont par ailleurs toxiques et mutagènes.

La réponse Ada comprend l'expression de quatre gènes: ada, alkA, alkB et aidB . Le produit du gène ada , la protéine Ada, est un activateur de la transcription des quatre gènes. Les bases d'ADN endommagées par l'alkylation sont éliminées par des stratégies distinctes.

Agents alkylants

Les agents alkylants d'un groupe de mutagènes et cancérogènes qui modifient l'ADN par alkylation . Les lésions d'alkyl base peuvent arrêter la réplication, interrompre la transcription ou signaler l'activation des points de contrôle du cycle cellulaire ou l' apoptose . Chez les mammifères, ils pourraient être impliqués dans la carcinogenèse , les maladies neurodégénératives et le vieillissement. Les agents d'alkylation peuvent introduire des groupes méthyle ou éthyle à tous les atomes d'azote et d'oxygène disponibles dans les bases d'ADN, fournissant un certain nombre de lésions.

La majorité des preuves indiquent que parmi les 11 modifications de bases identifiées, deux, la 3-méthyladénine (3meA) et l'O 6 -méthylguanine (O 6 -meG), sont principalement responsables des effets biologiques des agents d'alkylation.

Rôles des gènes ada- régulés

La protéine Ada est composée de deux domaines majeurs, un domaine C-terminal et un domaine N-terminal, liés par une région charnière sensible au clivage protéolytique. Ces domaines peuvent fonctionner indépendamment. AdaCTD transfère les adduits méthyliques de O 6 -meG et O 4 -meG sur son résidu Cys-321, tandis que AdaNTD déméthylate les méthyl-phosphotriesters par transfert de méthyle sur son résidu Cys-38.

Le gène alkA code pour une glycosylase qui répare une variété de lésions, y compris la N-7-méthylguanine et les N-3-méthylpurines et O 2 -méthyl pyrimidines. La protéine AlkA supprime une base endommagée du squelette sucre-phosphate en clivant la liaison glycosylique reliant la base au sucre, produisant un site abasique. Un traitement supplémentaire du site abasique par les endonucléases AP, la polymérase I et la ligase achève ensuite la réparation.

AlkB , l'une des protéines de réponse adaptative d' Escherichia coli , utilise un mécanisme dépendant du cétoglutarate α / Fe (II) qui, par oxydation chimique, supprime une variété de lésions alkyle de l'ADN, offrant ainsi une protection du génome contre l'alkylation.

La protéine AidB est censée participer à la dégradation des agents alkylants endogènes. Il montre une certaine homologie avec les acyl-CoA oxydases et celles contenant des flavines . Des observations récentes suggèrent que AidB peut se lier à l'ADN double brin et participer à sa désalkylation. Cependant, pour déterminer la fonction précise de l'AideB, des investigations complémentaires sont nécessaires.

Régulation de la transcription

Réseau de réglementation Ada

La réponse Ada comprend l'expression de quatre gènes: ada , alkA , alkB et aidB . Produit du gène ada , la protéine Ada est un activateur de la transcription des quatre gènes.

Ada possède deux résidus cystéine accepteurs de méthyle actifs nécessaires à la déméthylation de l'ADN. Les deux sites peuvent devenir méthylés lorsque la protéine Ada transfère le groupe méthyle des lésions ADN appropriées à elle-même. Cette réaction est irréversible et l'Ada méthylé (me-Ada) peut agir comme un activateur transcriptionnel.

La protéine Ada active la transcription du régulon Ada de deux manières différentes. Dans le cas de l' opéron ada - alkB et du promoteur aidB , le domaine N-terminal (AdaNTD) est impliqué dans la liaison à l'ADN et interagit avec l'unité a de l'ARN polymérase, alors que et le domaine C-terminal méthylé (me-AdaCTD) interagit avec la sous-unité σ 70 de l'ARN polymérase. Bien que ces interactions soient indépendantes, les deux sont nécessaires pour l'activation de la transcription.

Pour l'activation du gène alkA , l'AdaNTD interagit avec les sous - unités α et σ de l'ARN polymérase et active la transcription. Contrairement aux promoteurs ada et aidB , la forme non méthylée de la protéine Ada , ainsi que la forme méthylée de l'AdaNTD, est capable d'activer la transcription en alkA .

L'Ada méthylé est capable d'activer la transcription par σ S ainsi que σ 70 au niveau des promoteurs ada et aidB . En revanche, non seulement me-Ada ne parvient pas à stimuler la transcription alkA par σ S , mais elle affecte négativement la transcription dépendante de σ S.

Les concentrations intracellulaires de σ S augmentent lorsque les cellules atteignent la phase stationnaire ; ceci entraîne à son tour une diminution médiée par me-Ada de l'expression d' AlkA . Par conséquent, une augmentation de l'expression des gènes de réponse adaptative, en parallèle avec l'expression de gènes produisant des alkylateurs endogènes pendant la phase stationnaire, empêche les dommages d'alkylation de l'ADN et la mutagenèse .

Homologues du régulateur Ada chez l'homme

Dans les cellules humaines, l'activité alkyltransférase est le produit du gène MGMT . L'21,7 kDa MGMT protéine est construit d'acide aminé des séquences très similaires à celles de E. coli alkyltransférases, comme Ada . Contrairement aux enzymes bactériennes, il répare principalement O 6 meG, tandis que l'élimination de l'adduit d'alkyle de O 4 meT est beaucoup plus lente et nettement moins efficace. La réparation préférentielle de O 6 meG est avantageuse pour les cellules eucaryotes car chez les animaux de laboratoire traités avec des carcinogènes alkylants, cette lésion est impliquée dans la stimulation tumorale.

Contrairement à l' Ada et aux méthyltransférases MGMT humaines , AlkB et ses homologues humains hABH2 et hABH3 non seulement inversent directement les dommages de base d'alkylation, mais ils le font de manière catalytique et avec une spécificité de substrat visant l'interface d'appariement de bases des G: C et A: Paires de bases en T. Les structures cristallines d' AlkB et de son homologue humain hABH3 ont montré des plis globaux similaires, mettant en évidence les domaines fonctionnels conservés.

Les références