ИСТИНА

Система репарации неканонических пар нуклеотидов («мисматчей») и небольших петель (MMR), способствует сохранению целостности генома, препятствуя накоплению мутаций. Ключевыми компонентами системы являются белки MutS и MutL, проявляющие ДНК-связывающую и АТФазную активность. MutS отвечает за узнавание «мисматча». Образование комплекса MutS-ДНК-MutL активирует в клетках E. coli эндонуклеазу MutH, которая вносит одноцепочечный разрыв в содержащую «ошибку» цепь ДНК. В большинстве других бактерий и в эукариотах MutH отсутствует, а гидролиз фосфодиэфирной связи в ДНК выполняет C-домен белка MutL. MutS способен узнавать не только «мисматчи», но и неканонические структуры ДНК, в частности, G-квадруплексы (G4). Нами впервые изучено влияние G4 на функционирование MMR E. coli (ec) и Rhodobacter sphaeroides (rs). Для этого сконструирована линейная модель ДНК со всем набором элементов, необходимых для инициации MMR в E. coli (G/T-пара и участок узнавания белка MutH), в которой внутримолекулярный G4 параллельной топологии закреплен внутри двуспиральной структуры. Наличие G4-вставки в линейной ДНК доказано методами УФ-, КД- и ЯМР-спектроскопии и «футпринтинга». Охарактеризовано сродство белков ecMutS и rsMutS к 76-звенному совершенному и «мисматч»-содержащему дуплексам, а также к ДНК cо вставкой G4 или выпетленным участком, в состав которого входят повторы GT, в присутствии АДФ, АТФ и негидролизуемого аналога АТФ – АТФγS. Белки MutS из обеих бактерий проявляют наибольшее сродство к G4-ДНК по сравнению с другими ДНК-лигандами во всех рассмотренных условиях. Эффект особенно выражен для rsMutS в присутствии АТФγS. Поскольку ДНК-связывающая и АТФазная функции MutS взаимозависимы, мы исследовали скорость гидролиза АТФ в присутствии сконструированных ДНК. Наблюдается существенное увеличение начальной скорости реакции при добавлении ДНК, однако наличие G4 внутри двуспиральной структуры не влияет на АТФазную активность ecMutS. Белок есMutL в 2-3 раза эффективнее взаимодействует с G4-ДНК по сравнению с «мисматч»-содержащей ДНК. rsMutL также образует стабильный комплекс с таким лигандом; показано, что в этом взаимодействии участвует C-концевой (каталитический) домен белка. Несмотря на большее сродство ecMutS и ecMutL к ДНК с квадруплексом, комплекс этих белков с эндонуклеазой MutH не дискриминирует G4. Механизм и функциональная значимость эффективного связывания MutS и MutL из разных бактерий с G-квадруплексами находятся в стадии изучения. Работа проводилась при поддержке РФФИ (грант № 18-34-00768).