Bypass of aflatoxin B1 adducts by the Sulfolobus solfataricus DNA polymerase IV.
Bypass of aflatoxin B1 adducts by the Sulfolobus solfataricus DNA polymerase IV.
复制标题
DOI：
10.1021/ja2015668
复制
发表时间：
2011-08-17
影响因子：
15
通讯作者：
Stone, Michael P.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Banerjee, Surajit;Brown, Kyle L.;Egli, Martin;Stone, Michael P.
黄曲霉毒素 B1 (AFB1) 在体内被氧化成环氧化物，形成 N7-dG DNA 加合物 (AFB1–N7-dG)。 AFB1–N7-dG 可以重排为甲酰胺嘧啶 (AFB1–FAPY) 衍生物。 AFB1–N7-dG 和 AFB1–FAPY 加合物的 β-异头物都会在大肠杆菌中产生 G→T 颠换，但后者更具诱变性。我们发现硫磺菌 P2 DNA 聚合酶 IV (Dpo4) 以无错误的方式绕过 AFB1–N7-dG，但在经过 AFB1–FAPY 加合物时进行容易出错的复制，包括 dATP 的错误插入，这与在大肠杆菌中观察到的 G→T 突变一致。已解决带有 AFB1-N7-dG 加合模板的三个三元 (Dpo4-DNA-dNTP) 结构：引物。这些证明了 dCTP 在 AFB1-N7-dG 加合物对面的插入，以及 dATP 与 dTTP 在引物 AFB1-N7-dG:dC 对的 5'-模板邻居 dT 对面的正确插入和错误插入。 dTTP 的插入揭示了模板 N3 亚氨基质子和 dTTP 的 O2 氧之间以及模板 T O4 氧和 dTTP 的 N3 亚氨基质子之间的氢键，这或许可以解释为什么这种聚合酶不能有效地催化这种错配形成磷酸二酯键。 AFB1–N7-dG 维持 DNA 中观察到的 AFB1 部分的 5'-嵌入。 AFB1 部分的 N7-dG 和 C8 之间的键与烷基化鸟嘌呤保持在平面上，从而使 AFB1 部分相对于鸟嘌呤倾斜 16°。具有 AFB1-FAPY 加合模板的二元 (Dpo4-DNA) 结构：引物还保持 AFB1 部分的 5'-嵌入。观察到β-脱氧核糖端基异构体。围绕 FAPY C5-N5 键的旋转使 AFB1 部分的 N5 和 C8 之间的键相对于 FAPY 碱基在 5' 方向上平面外取向。甲酰胺基团沿3'方向延伸。与 AFB1-N7-dG 加合物相比，这改善了 AFB1 部分在 FAPY 碱基 5' 面上方的堆积。具有 AFB1–β-FAPY 加合模板的三元结构：引物显示 dATP 与 dTTP 与引物 AFB1–β-FAPY:dC 对的 5'-模板邻居 dT 相对的正确插入与不正确插入。对于 dATP，FAPY 甲酰胺基团的氧原子参与与 Arg332 的水介导的氢键。 dTTP 的插入产生了与 AFB1-N7-dG 加合物观察到的结构相似的结构。这些 AFB1 加合物在活性位点内的差异调节可能部分调节病变旁路。
Aflatoxin B1 (AFB1) is oxidized to an epoxide in vivo, which forms an N7-dG DNA adduct (AFB1–N7-dG). The AFB1–N7-dG can rearrange to a formamidopyrimidine (AFB1–FAPY) derivative. Both AFB1–N7-dG and the β-anomer of the AFB1–FAPY adduct yield G→T transversions in Escherichia coli, but the latter is more mutagenic. We show that the Sulfolobus solfataricus P2 DNA polymerase IV (Dpo4) bypasses AFB1–N7-dG in an error-free manner but conducts error-prone replication past the AFB1–FAPY adduct, including misinsertion of dATP, consistent with the G→T mutations observed in E. coli. Three ternary (Dpo4–DNA–dNTP) structures with AFB1–N7-dG adducted template:primers have been solved. These demonstrate insertion of dCTP opposite the AFB1–N7-dG adduct, and correct vs incorrect insertion of dATP vs dTTP opposite the 5′-template neighbor dT from a primed AFB1–N7-dG:dC pair. The insertion of dTTP reveals hydrogen bonding between the template N3 imino proton and the O2 oxygen of dTTP, and between the template T O4 oxygen and the N3 imino proton of dTTP, perhaps explaining why this polymerase does not efficiently catalyze phosphodiester bond formation from this mispair. The AFB1–N7-dG maintains the 5′-intercalation of the AFB1 moiety observed in DNA. The bond between N7-dG and C8 of the AFB1 moiety remains in plane with the alkylated guanine, creating a 16° inclination of the AFB1 moiety with respect to the guanine. A binary (Dpo4–DNA) structure with an AFB1–FAPY adducted template:primer also maintains 5′-intercalation of the AFB1 moiety. The β-deoxyribose anomer is observed. Rotation about the FAPY C5–N5 bond orients the bond between N5 and C8 of the AFB1 moiety out of plane in the 5′-direction, with respect to the FAPY base. The formamide group extends in the 3′-direction. This improves stacking of the AFB1 moiety above the 5′-face of the FAPY base, as compared to the AFB1–N7-dG adduct. Ternary structures with AFB1–β-FAPY adducted template:primers show correct vs incorrect insertion of dATP vs dTTP opposite the 5′-template neighbor dT from a primed AFB1–β-FAPY:dC pair. For dATP, the oxygen atom of the FAPY formamide group participates in a water-mediated hydrogen bond with Arg332. The insertion of dTTP yields a structure similar to that observed for the AFB1–N7-dG adduct. The differential accommodation of these AFB1 adducts within the active site may, in part, modulate lesion bypass.
登录
查看更多内容
影响因子：
14.9
作者：
Cavaluzzi, MJ;Borer, PN
通讯作者：
Borer, PN
影响因子：
64.8
作者：
BRESSAC, B;KEW, M;OZTURK, M
通讯作者：
OZTURK, M
影响因子：
3.2
作者：
FOSTER, PL;GROOPMAN, JD;EISENSTADT, E
通讯作者：
EISENSTADT, E
DOI：
10.1016/0165-1161(94)90030-2
发表时间：
1994-08-01
期刊：
MUTATION RESEARCH-ENVIRONMENTAL MUTAGENESIS AND RELATED SUBJECTS
影响因子：
--
作者：
BAILEY, GS;LOVELAND, PM;GROOPMAN, JD
通讯作者：
GROOPMAN, JD
DOI：
10.1107/s0907444998003254
发表时间：
1998-09-01
期刊：
ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY
影响因子：
--
作者：
Brunger, AT;Adams, PD;Warren, GL
通讯作者：
Warren, GL