Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1

Abstract

Апуринові/апіримідинові сайти (АП-сайти), які є одними з найчисельніших пошкоджень ДНК у клітині, репаруються, в основному, шляхом ексцизійної репарації основ (ЕРО). Багатофункціональний білок YB-1 бере участь у клітинній відповіді на генотоксичний вплив і взаємодіє з деякими компонентами системи ЕРО – ДНК-глікозилазами NTH1, NEIL2, ДНК-полімеразою і ДНК-лігазою III. Безсумнівний інтерес становить вивчення дії YB-1 на один з ключових ферментів ЕРО, який відповідає за розщеплення АП- сайтів, – АП-ендонуклеазу 1 (AРE1), а також на тирозил-ДНК- фосфодіестеразу 1 (Tdp1), що причетна до AПE1-незалежного шляху репарації АП-сайтів. Мета. Вивчення впливу багатофунк- ціонального білка YB-1 на розщеплення АП-сайтів, каталізоване АРЕ1 і Tdp1. Методи. Метод «затримки в гелі», аналіз ферментативної активності. Результати. Показано, що YB-1 інгібує каталізоване AРE1 і Tdp1 розщеплення сАП-сайтів, розташованих в одноланцюговій ДНК. Виявлено, що YB-1 стимулює активність AРE1 при розщепленні протяжного дволанцюгового ДНК-субстрата і не впливає на Tdp1-опосередковане розщеплення дволанцюгових АП-вмісних ДНК. Висновки. YB-1 здатний модулювати репарацію АП-сайтів у ДНК, з одного боку, стимулюючи AРE1 при відновленні цілісності ДНК за «класичним» шляхом ЕРО, та, з другого боку, інгібуючи активність AРE1 і Tdp1 на одноланцюгових ДНК та допомагаючи клітині уникнути можливого виникнення дволанцюгових розривів. Kлючові слова: репарація AП-сайтів, AП-ендонуклеаза 1, тирозилфосфодіестераза 1, білок YB-1.

Апуриновые/апиримидиновые сайты (АП-сайты), являющиеся одними из наиболее многочисленных повреждений ДНК в клетке, репарируются, в основном, по пути эксцизионной репарации ос- нований (ЭРО). Многофункциональный белок YB-1 участвует в клеточном ответе на генотоксические воздействия и взаимодействует с некоторыми компонентами системы ЭРО – ДНК-гликозилазами NTH1, NEIL2, ДНК-полимеразой и ДНК-лигазой III. Несомненный интерес представляет изучение влияния YB-1 на один из ключевых ферментов ЭРО, ответственный за расщепление АП-сайтов, – АП-эндонуклеазу 1 (APE1), а также на тирозил-ДНК-фосфодиэстеразу 1 (Tdp1), участвующую в APE1-независимом пути репарации АП-сайтов. Цель. Изучение влияния мультифункционального белка YB-1 на расщепление АП-сайтов, катализируемое АPЕ1 и Tdp1. Методы. Метод «задержки в геле», анализ ферментативной активности. Результаты. Показано, что YB-1 ингибирует катализируемое AПE1 и Tdp1 расщепление АП-сайтов, расположенных в одноцепочечной ДНК. Обнаружено, что YB-1 стимулирует активность APE1 при расщеплении протяженного двухцепочечного ДНК-субстрата и не влияет на Tdp1-опосредованное расщепление двухцепочечных АП-содержащих ДНК. Выводы. YB-1 способен модулировать репарацию АП-сайтов в ДНК, с одной стороны, стимулируя APE1 при восстановлении целосности ДНК по «классическому» пути ЭРО, и, с другой стороны, ингибируя активность APE1 и Tdp1 на одноцепочечных ДНК и помогая клетке избежать возможного образования двухцепочечных разрывов. Ключевые слова: репарация AП-сайтов, AП-эндонуклеаза 1, тирозилфосфодиэстераза 1, белок YB-1.

Apurinic/apyrimidinic sites (AP sites) which represent one of the most abundantly generated DNA lesions in the cell are generally repaired by base excision repair (BER) pathway. Multifunctional protein YB-1 is known to participate in cellular response to genotoxic stress and was shown to interact with several components of BER – DNA glycosylases NTH1, NEIL2, DNA polymerase and DNA ligase III. Therefore, it is of great interest to investigate the influence of YB-1 on one of the major BER enzymes, responsible for AP site cleavage, AP endonuclease APE1, and on tyrosyl phosphodiesterase Tdp1, participating in APE1 independent pathway of AP site repair. Aim. Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by the activities of APE1 and Tdp1 was studied. Methods. Gel-mobility shift assays and enzyme activity tests. Results. YB-1 was shown to inhibit the cleavage of AP site located in single-stranded DNA by both APE1 and Tdp1. Stimulation of APE1 activity on protruding double-stranded DNA in the presence of YB-1 was observed, whereas no effect on Tdp1-mediated cleavage of AP site in double-stranded DNA was found. Conclusions. YB-1 can modulate the repair of AP sites in DNA by both positively stimulating APE1 during the classic BER of AP sites and avoiding a possible generation of doublestrand breaks, arising from the cleavage of single-stranded portion of DNA substrate already used by different DNA-processing pathway. Keywords: AP site repair, AP endonuclease 1, tyrosyl phosphodiesterase 1, YB-1.