Computational Study on DNA Repair: The Roles of Electrostatic Interactions Between Uracil-DNA Glycosylase (UDG) and DNA.
Computational Study on DNA Repair: The Roles of Electrostatic Interactions Between Uracil-DNA Glycosylase (UDG) and DNA.
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DOI：
10.3389/fmolb.2021.718587
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发表时间：
2021
影响因子：
5
通讯作者：
Li L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xie Y;Karki CB;Chen J;Liu D;Li L
尿嘧啶-DNA糖基化酶（UDG）是尿嘧啶诱导的DNA损伤修复过程中最重要的碱基切除修复酶之一。DNA中的尿嘧啶可能是由于DNA合成过程中胞嘧啶脱氨基或脱氧尿苷一磷酸（dUMP）残基错误掺入而产生的。医学证据表明，UDG的异常表达与不同类型的癌症有关，包括结直肠癌、肺癌和肝癌。因此，UDG的研究在癌症治疗和预防以及其他临床活动中至关重要。本文采用多种计算方法对UDG进行了研究：了解了UDG酶在不同pH条件下的稳定性，研究了UDG口袋侧和非口袋侧电荷分布的差异，分析了UDG与DNA界面处的磁力线分布，研究了UDG在不同pH条件下的稳定性。并对UDG的特定区域（口袋区）和靶DNA碱基（尿嘧啶）进行静电结合力分析，以及研究UDG结合口袋和结合界面上的带电残基。我们的研究结果表明，整个UDG结合界面，而不是UDG结合口袋区单独，提供了尿嘧啶碱基处的损伤DNA的结合吸引力。
Uracil-DNA glycosylase (UDG) is one of the most important base excision repair (BER) enzymes involved in the repair of uracil-induced DNA lesion by removing uracil from the damaged DNA. Uracil in DNA may occur due to cytosine deamination or deoxy uridine monophosphate (dUMP) residue misincorporation during DNA synthesis. Medical evidences show that an abnormal expression of UDG is related to different types of cancer, including colorectal cancer, lung cancer, and liver cancer. Therefore, the research of UDG is crucial in cancer treatment and prevention as well as other clinical activities. Here we applied multiple computational methods to study UDG in several perspectives: Understanding the stability of the UDG enzyme in different pH conditions; studying the differences in charge distribution between the pocket side and non-pocket side of UDG; analyzing the field line distribution at the interfacial area between UDG and DNA; and performing electrostatic binding force analyses of the special region of UDG (pocket area) and the target DNA base (uracil) as well as investigating the charged residues on the UDG binding pocket and binding interface. Our results show that the whole UDG binding interface, and not the UDG binding pocket area alone, provides the binding attractive force to the damaged DNA at the uracil base.
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Alexov, Emil
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2006-01-01
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--
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通讯作者：
Franceschi, Claudio