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

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 ЕР...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Pestryakov, P.E., Khodyreva, S.N., Curmi, P.A., Ovchinnikov, L.P., Lavrik, O.I.
Format:	Artikel
Sprache:	English
Veröffentlicht:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2012
Schriftenreihe:	Вiopolymers and Cell
Schlagworte:	Short Communications
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156935
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase / P.E. Pestryakov, S.N. Khodyreva, P.A. Curmi, L.P. Ovchinnikov, O.I. Lavrik // Вiopolymers and Cell. — 2012. — Т. 28, № 4. — С. 317–321. — Бібліогр.: 10 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-156935
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1569352025-02-23T18:27:50Z Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1 Короткі повідомлення Вплив мультифункціонального білка YB-1 на розщеплення АП- сайтів АП-ендонуклеазою 1 і тирозил-ДНК-фосфодіестеразою 1 Влияние мультифункционального белка YB-1 на расщепление АП- сайтов АП-эндонуклеазой 1 и тирозил-ДНК-фосфодиэстеразой 1 Pestryakov, P.E. Khodyreva, S.N. Curmi, P.A. Ovchinnikov, L.P. Lavrik, O.I. Short Communications 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. 2012 Article Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase / P.E. Pestryakov, S.N. Khodyreva, P.A. Curmi, L.P. Ovchinnikov, O.I. Lavrik // Вiopolymers and Cell. — 2012. — Т. 28, № 4. — С. 317–321. — Бібліогр.: 10 назв. — англ. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.00006A https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156935 577.24 en Вiopolymers and Cell application/pdf Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	English
topic	Short Communications Short Communications
spellingShingle	Short Communications Short Communications Pestryakov, P.E. Khodyreva, S.N. Curmi, P.A. Ovchinnikov, L.P. Lavrik, O.I. Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1 Вiopolymers and Cell
description	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.
format	Article
author	Pestryakov, P.E. Khodyreva, S.N. Curmi, P.A. Ovchinnikov, L.P. Lavrik, O.I.
author_facet	Pestryakov, P.E. Khodyreva, S.N. Curmi, P.A. Ovchinnikov, L.P. Lavrik, O.I.
author_sort	Pestryakov, P.E.
title	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1
title_short	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1
title_full	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1
title_fullStr	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1
title_full_unstemmed	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1
title_sort	effect of multifunctional protein yb-1 on the ap site cleavage by ap endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Short Communications
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156935
citation_txt	Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase / P.E. Pestryakov, S.N. Khodyreva, P.A. Curmi, L.P. Ovchinnikov, O.I. Lavrik // Вiopolymers and Cell. — 2012. — Т. 28, № 4. — С. 317–321. — Бібліогр.: 10 назв. — англ.
series	Вiopolymers and Cell
work_keys_str_mv	AT pestryakovpe effectofmultifunctionalproteinyb1ontheapsitecleavagebyapendonuclease1andtyrosylphosphodiesterase1 AT khodyrevasn effectofmultifunctionalproteinyb1ontheapsitecleavagebyapendonuclease1andtyrosylphosphodiesterase1 AT curmipa effectofmultifunctionalproteinyb1ontheapsitecleavagebyapendonuclease1andtyrosylphosphodiesterase1 AT ovchinnikovlp effectofmultifunctionalproteinyb1ontheapsitecleavagebyapendonuclease1andtyrosylphosphodiesterase1 AT lavrikoi effectofmultifunctionalproteinyb1ontheapsitecleavagebyapendonuclease1andtyrosylphosphodiesterase1 AT pestryakovpe korotkípovídomlennâvplivmulʹtifunkcíonalʹnogobílkayb1narozŝeplennâapsajtívapendonukleazoû1ítirozildnkfosfodíesterazoû1 AT khodyrevasn korotkípovídomlennâvplivmulʹtifunkcíonalʹnogobílkayb1narozŝeplennâapsajtívapendonukleazoû1ítirozildnkfosfodíesterazoû1 AT curmipa korotkípovídomlennâvplivmulʹtifunkcíonalʹnogobílkayb1narozŝeplennâapsajtívapendonukleazoû1ítirozildnkfosfodíesterazoû1 AT ovchinnikovlp korotkípovídomlennâvplivmulʹtifunkcíonalʹnogobílkayb1narozŝeplennâapsajtívapendonukleazoû1ítirozildnkfosfodíesterazoû1 AT lavrikoi korotkípovídomlennâvplivmulʹtifunkcíonalʹnogobílkayb1narozŝeplennâapsajtívapendonukleazoû1ítirozildnkfosfodíesterazoû1 AT pestryakovpe vliâniemulʹtifunkcionalʹnogobelkayb1narasŝeplenieapsajtovapéndonukleazoj1itirozildnkfosfodiésterazoj1 AT khodyrevasn vliâniemulʹtifunkcionalʹnogobelkayb1narasŝeplenieapsajtovapéndonukleazoj1itirozildnkfosfodiésterazoj1 AT curmipa vliâniemulʹtifunkcionalʹnogobelkayb1narasŝeplenieapsajtovapéndonukleazoj1itirozildnkfosfodiésterazoj1 AT ovchinnikovlp vliâniemulʹtifunkcionalʹnogobelkayb1narasŝeplenieapsajtovapéndonukleazoj1itirozildnkfosfodiésterazoj1 AT lavrikoi vliâniemulʹtifunkcionalʹnogobelkayb1narasŝeplenieapsajtovapéndonukleazoj1itirozildnkfosfodiésterazoj1
first_indexed	2025-11-24T10:30:58Z
last_indexed	2025-11-24T10:30:58Z
_version_	1849667363222323200
fulltext	317 UDC 577.24 Effect of multifunctional protein YB-1 on the AP site cleavage by AP endonuclease 1 and tyrosyl phosphodiesterase 1 P. E. Pestryakov, S. N. Khodyreva, P. A. Curmi1, L. P. Ovchinnikov2, O. I. Lavrik Novosibirsk Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 8, Akademika Lavrentieva Ave., Novosibirsk, Russian Federation, 630090 1The National Health and Medical Research Institute (INSERM) 101, Tolbiac Str., Paris, France, 75654, UMR829; University of Evry-Val d’Essonne Evry, France, 91025 2Institute of Protein Research, Russian Academy of Sciences Pushchino, Moscow Region, Russian Federation, 142290 lavrik@niboch.nsc.ru 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 par- ticipate 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 investi- gate 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 stu- died. 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 pro- truding 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 double- strand 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. Introduction. AP sites in DNA appear as a result of re- lease of the nucleobase from the nucleotide residue in DNA. The process is going both spontaneously and as DNA glycosylase-driven release of damaged nucleoba- ses repaired by base excision repair (BER) of DNA. AP sites are also representative DNA damages, since ab- sence of coding base in DNA leads to the blockade of replicative DNA polymerases or error-prone TLS syn- thesis across the lesion [1], which in turn define cyto- toxicity and mutations. The major repair pathway of AP sites is BER which consists in the cleavage of DNA, containing AP site, followed by DNA repair synthesis and ligation. The major AP site cleaving activity is attri- buted to APE1, however, there is evidence of APE1 in- dependent pathway of repair, which utilize the AP lyase activity of bifunctional DNA glycosylases such as NEIL2 or NTH1 and tyrosyl phosphodiesterase Tdp1 [2, 3]. In recent studies it was shown that Tdp1 can initiate the re- pair of AP sites in vitro, cleaving DNA at the position of AP site [4]. Such pathways can contribute to the back- up for APE1-dependent AP site repair. One of the pro- teins that can affect both the mainstream and backup ways of the repair of AP sites is multifunctional Y-box binding protein YB-1. YB-1 directly interacts with en- ISSN 0233–7657. Biopolymers and Cell. 2012. Vol. 28. N 4. P. 317–321 � Institute of Molecular Biology and Genetics, NAS of Ukraine, 2012 318 PESTRYAKOV P. E. ET AL zymes responsible for the initial stages of BER – APE1, NEIL2 and NTH1, stimulating the activities of the lat- ter two enzymes, when the repair of oxidatively dama- ged DNA is performed (reviewed in [5]). We also have shown recently that YB-1 modulates AP lyase activity of bifunctional DNA glycosylase/AP lyase NEIL1 [6]. Therefore, the aim of present study was to investigate the influence of YB-1 on the other enzymes responsible for the AP site cleavage during the repair of AP sites – APE1 and Tdp1. Materials and methods. The following proteins and reagents were used: Escherichia coli Udg, phage T4 polynucleotide kinase («Biosan», Russia); [�-32P] ATP with specific activity 5000 Ci/mmol (LBT ICBFM SB RAS); reagents for electrophoresis in poly- acrylamide gel and the main buffers components («Sig- ma», USA). Recombinant YB-1 was purified from E. co- li BL21 (DE3) cells as described in [7]. Purified recom- binant Tdp1 was kindly provided by N. A. Lebedeva (LBCE ICBFM SB RAS), human recombinant APE1 was a generous gift from S. N. Khodyreva (LBCE ICBFM SB RAS). The following oligonucleotides we- re used: damaged strand 5'-(d)CTAT GGCG AGGC GATT AAGT TGGG UAAC GTCA GGGT CTTC CGAA CGAC-3', complementary strand 5'-(d)GTCG TTCG GAAG ACCC TGAC GTTG CCCA ACTT AATC GCCT CGCC ATAG-3', complementary strand, containing fluorescein-dUMP residue instead of dGMP residue (underlined) in 24 position from 5'-end («Nano- tech-C», Russian Federation), 60-mer and 32-mer oli- gonucleotides with sequences identical to those publi- shed in [6]. 5'-32P-labelling of the dUMP-containing oligonucleotide, annealing to complementary strand and in situ generation of AP sites were performed essential- ly as in [6]. Enzymatic reactions and GMSA experiments were performed in 50 mM sodium phosphate buffer, pH 7.8, 100 mM NaCl, 2 mM EDTA, 0.1 g/l BSA, 0.2 mM DTT, 2.5 % glycerol and in case of APE1 5 mM MgCl2. Enzymes (Tdp1 at final concentration 200 nM, APE1 at 0.3 nM and 0.6 nM for dsDNA and ssDNA experi- ments, respectively), DNA (50 nM final concentration) and YB-1 (if used) were incubated for indicated pe- riods of time or 20 min at 37 oC. Quenching of the reac- tion and analysis of reaction products were performed essentially as in [6]. Gel-mobility shift assays (GMSA) experiments we- re performed essentially as in [6]. � 48 nt � Cleavage product 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 AP AP AP Flu Tdp1 APE1 � Cleavage product � 48 nt Fig. 1. Substrate specificity of Tdp and APE1. Incubation time (min): 1 – 0; 2 – 2; 3 – 5; 4 – 10; 5 – 20; 6 – 40; 7 – 0; 8 – 2; 9 – 5; 10 – 10; 11 – 20; 12 – 40; 13 – 0; 14 – 2; 15 – 5; 16 – 10; 17 – 20; 18 – 40 Results and discussion. We assayed AP site clea- vage activity of APE1 and Tdp1 on three different AP si- te-containing substrates – double-stranded DNA, single- stranded DNA and double-stranded DNA, containing fluorescein residue in + 1 position in the complementary strand opposite the AP site (Fig. 1). The latter substrate imitates DNA, bearing clustered lesions that require dif- ferent DNA repair pathways. We have found that despite the mechanistic model depicting physical interaction of APE with nucleotides adjacent to the AP site [8], presence of bulky fluorescein residue in close proximity to AP site does not affect en- donucleolytic activity of enzyme. Similarly with earlier observations we reveal that introduction of bulky moie- ty in close proximity to AP site in double-stranded DNA transforms such DNA to a much better substrate for Tdp1. Results from GMSA experiments suggest that YB-1 affinity towards DNA, containing AP site cluste- red with bulky lesion, is higher than to DNA with sing- le AP site, however under reaction conditions used the highest affinity of YB-1 was shown for the single-stran- ded DNA substrate (Fig. 2). Addition of YB-1 to the re- action mixture affected both APE1 and Tdp1 activities, depending on the DNA substrate used (Fig. 3, 4). Evi- dent inhibition of the AP site cleavage located in the single-stranded DNA was observed for both enzymes (Fig. 3). The same inhibitory effect was shown, when single-stranded AP site-containing DNA of two other lengths – 32 and 60 nt were tested (data not shown). Such findings are consistent with published data show- ing negative regulation of NEIL1 AP lyase activity by YB-1 when single-stranded DNA was used [6]. On the other hand, almost no effect was found when APE1 or Tdp1 activity was assayed in reaction mixtu- res, containing double-stranded 48-mer DNA subst- rates with clustered lesion or single AP site, that were 319 CE OF YB-1 ON AP SITE CLEAVAGE BY APE1 AND TDP1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 AP AP AP Flu YB-1·DNA complex � Free DNA Fig. 2. Affinity of YB-1 towards AP site containing DNA. YB-1 concentration in nM and (percentage of DNA bound, %): 1 – 0 (0); 2 – 50 (18); 3 – 125 (53); 4 – 250 (100); 5 – 500 (100); 6 – 0 (0); 7 – 50 (10); 8 – 125 (41); 9 – 250 (95); 10 – 500 (100); 11 – 0 (0); 12 – 50 (28); 13 – 125 (74); 14 – 250 (100); 15 – 500 (100) � 48 nt �Cleavage product C 1 2 3 4 5 6 7 C 8 9 10 11 12 13 14 15 AP + Tdp1+ APE1 AP w/o TDP1w/o APE1 Fig. 3. Inhibition of AP site cleavage by APE1 and Tdp1 in the presence of YB-1. C – control experiments, lacking APE1 and Tdp1. YB-1 concen- tration in nM: 1 – 0; 2 – 12.5; 3 – 25; 4 – 50; 5 – 125; 6 – 250; 7 – 500; 8 – 0; 9 – 5; 10 – 12.5; 11 – 25; 12 – 50; 13 – 125; 14 – 250; 15 – 500 supplemented with YB-1 up to certain concentration (Fig. 4, A, and data not shown). Similarly absence of functional interaction between YB-1 and APE1 was reported earlier in experiments with 43-mer double-stranded substrates, when YB-1 was in shortage in comparison to the amount of DNA [9]. Under our experimental conditions, however, large (10-fold) molar excess of YB-1 over DNA lead to al- most complete inhibition of AP site cleavage. Taking together with YB-1 ability to form multimers [10], data from GMSA experiments (Fig. 1) and NaBH4-me- diated crosslinking of YB-1 directly to AP site [6] we assume that at such high concentrations several YB-1 molecules are bound to the DNA substrate in specific conformation forming multimeric complex. Such comp- lex is stabilized by Schiff base formation of primary amino group of protein with aldehyde group of AP site which presumably results in blocking the access of APE1 or Tdp1 to the AP site. Stimulation of APE1 activity by YB-1 on double- stranded DNA was observed when longer 60-mer AP site-containing DNA substrate was used (Fig. 4, B). These data are in agreement with our previous obser- vations that YB-1 notably stimulates AP lyase activity of NEIL1 when protruding double-stranded substrate was used and may reflect specific interaction of YB-1 with such DNA substrate. Taken together the data from present and previous studies imply that YB-1 can play a modulatory role du- ring the repair of AP sites in DNA both by positively sti- mulating the cleavage of AP site located in specific doub- le-stranded substrates and by avoiding the cleavage of single-stranded portion of unwound DNA substrate, which is already used by different DNA-processing path- way (i. e. DNA replication, transcription or different ty- pes of repair). YB-1 can affect both mainstream and back- up pathways influencing major AP endonuclease – APE1 and enzymes that can serve as a backup for AP site cleavage reaction – bifunctional glycosylase NEIL1 and tyrosyl phosphodiesterase Tdp1. Involvements of YB-1 itself into abovementioned DNA-processing events (transcription activity of YB-1, putative role of YB-1 in DNA replication and repair (reviewed in [5])) would serve as a basis for coordinating these processes with the repair of AP sites. Acknowledgements. This work was supported, in part, by grants from the Russian Foundation for Basic Research (11-04-00559, 12-04-00337), Russian Aca- demy of Sciences (Molecular and Cellular Biology pro- gram), N 6.14, 22.5. 320 PESTRYAKOV P. E. ET AL AP + APE1 C 1 2 3 4 5 6 7 + APE1 AP AP + Tdp1Flu Flu C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 �48 nt �Cleavage product w/o APE1 w/o APE1 A B � 60 nt � Cleavage product Fig. 4. Influence of YB-1 on the cleavage of 48-mer dsDNA substra- tes, containing AP site clustered with bulky lesion (A), and 60-mer pro- truding dsDNA, containing single AP site (B). A – YB-1 concentration in nM: 1 – 0; 2 – 5; 3 – 12.5; 4 – 25; 5 – 50; 6 – 125; 7 – 250; 8 – 500; 9 – 0; 10 – 5; 11 – 12.5; 12 – 25; 13 – 50; 14 – 125; 15 – 250; 16 – 500; B – YB-1 concentration in nM: 1 – 0; 2 – 12.5; 3 – 25; 4 – 50; 5 – 125; 6 – 250; 7 – 500. C – control experiments, lacking APE1 and Tdp1 321 CE OF YB-1 ON AP SITE CLEAVAGE BY APE1 AND TDP1 Ï. ª. Ïåñòðÿêîâ, Ñ. Í. Õîäèðåâà, Ï. A. Êóðì³, Ë. Ï. Îâ÷èíí³êîâ, Î. ². Ëàâðèê Âïëèâ ìóëüòèôóíêö³îíàëüíîãî á³ëêà YB-1 íà ðîçùåïëåííÿ ÀÏ- ñàéò³â ÀÏ-åíäîíóêëåàçîþ 1 ³ òèðîçèë-ÄÍÊ-ôîñôîä³åñòåðàçîþ 1 Ðåçþìå Àïóðèíîâ³/àï³ðèì³äèíîâ³ ñàéòè (ÀÏ-ñàéòè), ÿê³ º îäíèìè ç íàé÷è- ñåëüí³øèõ ïîøêîäæåíü ÄÍÊ ó êë³òèí³, ðåïàðóþòüñÿ, â îñíîâíî- ìó, øëÿõîì åêñöèç³éíî¿ ðåïàðàö³¿ îñíîâ (ÅÐÎ). Áàãàòîôóíêö³î- íàëüíèé á³ëîê YB-1 áåðå ó÷àñòü ó êë³òèíí³é â³äïîâ³ä³ íà ãåíîòîê- ñè÷íèé âïëèâ ³ âçàºìîä³º ç äåÿêèìè êîìïîíåíòàìè ñèñòåìè ÅÐÎ – ÄÍÊ-ãë³êîçèëàçàìè NTH1, NEIL2, ÄÍÊ-ïîë³ìåðàçîþ � ³ ÄÍÊ-ë³ãà- çîþ III. Áåçñóìí³âíèé ³íòåðåñ ñòàíîâèòü âèâ÷åííÿ ä³¿ YB-1 íà îäèí ç êëþ÷îâèõ ôåðìåíò³â ÅÐÎ, ÿêèé â³äïîâ³äàº çà ðîçùåïëåííÿ ÀÏ- ñàéò³â, – ÀÏ-åíäîíóêëåàçó 1 (AÐE1), à òàêîæ íà òèðîçèë-ÄÍÊ- ôîñôîä³åñòåðàçó 1 (Tdp1), ùî ïðè÷åòíà äî AÏE1-íåçàëåæíîãî øëÿõó ðåïàðàö³¿ ÀÏ-ñàéò³â. Ìåòà. Âèâ÷åííÿ âïëèâó áàãàòîôóíê- ö³îíàëüíîãî á³ëêà YB-1 íà ðîçùåïëåííÿ ÀÏ-ñàéò³â, êàòàë³çîâàíå ÀÐÅ1 ³ Tdp1. Ìåòîäè. Ìåòîä «çàòðèìêè â ãåë³», àíàë³ç ôåðìåí- òàòèâíî¿ àêòèâíîñò³. Ðåçóëüòàòè. Ïîêàçàíî, ùî YB-1 ³íã³áóº êà- òàë³çîâàíå AÐE1 ³ Tdp1 ðîçùåïëåííÿ ñÀÏ-ñàéò³â, ðîçòàøîâàíèõ â îäíîëàíöþãîâ³é ÄÍÊ. Âèÿâëåíî, ùî YB-1 ñòèìóëþº àêòèâí³ñòü AÐE1 ïðè ðîçùåïëåíí³ ïðîòÿæíîãî äâîëàíöþãîâîãî ÄÍÊ-ñóáñò- ðàòà ³ íå âïëèâàº íà Tdp1-îïîñåðåäêîâàíå ðîçùåïëåííÿ äâîëàíöþ- ãîâèõ ÀÏ-âì³ñíèõ ÄÍÊ. Âèñíîâêè. YB-1 çäàòíèé ìîäóëþâàòè ðå- ïàðàö³þ ÀÏ-ñàéò³â ó ÄÍÊ, ç îäíîãî áîêó, ñòèìóëþþ÷è AÐE1 ïðè â³äíîâëåíí³ ö³ë³ñíîñò³ ÄÍÊ çà «êëàñè÷íèì» øëÿõîì ÅÐÎ, òà, ç äðó- ãîãî áîêó, ³íã³áóþ÷è àêòèâí³ñòü AÐE1 ³ Tdp1 íà îäíîëàíöþãîâèõ ÄÍÊ òà äîïîìàãàþ÷è êë³òèí³ óíèêíóòè ìîæëèâîãî âèíèêíåííÿ äâîëàíöþãîâèõ ðîçðèâ³â. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ðåïàðàö³ÿ AÏ-ñàéò³â, AÏ-åíäîíóêëåàçà 1, òè- ðîçèëôîñôîä³åñòåðàçà 1, á³ëîê YB-1. Ï. Å. Ïåñòðÿêîâ, Ñ. Í. Õîäûðåâà, Ï. A. Êóðìè, Ë. Ï. Îâ÷èííèêîâ, Î. È. Ëàâðèê Âëèÿíèå ìóëüòèôóíêöèîíàëüíîãî áåëêà YB-1 íà ðàñùåïëåíèå ÀÏ- ñàéòîâ ÀÏ-ýíäîíóêëåàçîé 1 è òèðîçèë-ÄÍÊ-ôîñôîäèýñòåðàçîé 1 Ðåçþìå Àïóðèíîâûå/àïèðèìèäèíîâûå ñàéòû (ÀÏ-ñàéòû), ÿâëÿþùèåñÿ îäíèìè èç íàèáîëåå ìíîãî÷èñëåííûõ ïîâðåæäåíèé ÄÍÊ â êëåòêå, ðåïàðèðóþòñÿ, â îñíîâíîì, ïî ïóòè ýêñöèçèîííîé ðåïàðàöèè îñ- íîâàíèé (ÝÐÎ). Ìíîãîôóíêöèîíàëüíûé áåëîê YB-1 ó÷àñòâóåò â êëåòî÷íîì îòâåòå íà ãåíîòîêñè÷åñêèå âîçäåéñòâèÿ è âçàèìîäå- éñòâóåò ñ íåêîòîðûìè êîìïîíåíòàìè ñèñòåìû ÝÐÎ – ÄÍÊ-ãëè- êîçèëàçàìè NTH1, NEIL2, ÄÍÊ-ïîëèìåðàçîé � è ÄÍÊ-ëèãàçîé III. Íåñîìíåííûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò èçó÷åíèå âëèÿíèÿ YB-1 íà îäèí èç êëþ÷åâûõ ôåðìåíòîâ ÝÐÎ, îòâåòñòâåííûé çà ðàñùåï- ëåíèå ÀÏ-ñàéòîâ, – ÀÏ-ýíäîíóêëåàçó 1 (APE1), à òàêæå íà òèðî- çèë-ÄÍÊ-ôîñôîäèýñòåðàçó 1 (Tdp1), ó÷àñòâóþùóþ â APE1-íåçàâè- ñèìîì ïóòè ðåïàðàöèè ÀÏ-ñàéòîâ. Öåëü. Èçó÷åíèå âëèÿíèÿ ìóëüòèôóíêöèîíàëüíîãî áåëêà YB-1 íà ðàñùåïëåíèå ÀÏ-ñàéòîâ, êàòàëèçèðóåìîå ÀPÅ1 è Tdp1. Ìåòîäû. Ìåòîä «çàäåðæêè â ãå- ëå», àíàëèç ôåðìåíòàòèâíîé àêòèâíîñòè. Ðåçóëüòàòû. Ïîêàçà- íî, ÷òî YB-1 èíãèáèðóåò êàòàëèçèðóåìîå AÏE1 è Tdp1 ðàñùåïëå- íèå ÀÏ-ñàéòîâ, ðàñïîëîæåííûõ â îäíîöåïî÷å÷íîé ÄÍÊ. Îáíà- ðóæåíî, ÷òî YB-1 ñòèìóëèðóåò àêòèâíîñòü APE1 ïðè ðàñùåïëå- íèè ïðîòÿæåííîãî äâóõöåïî÷å÷íîãî ÄÍÊ-ñóáñòðàòà è íå âëèÿåò íà Tdp1-îïîñðåäîâàííîå ðàñùåïëåíèå äâóõöåïî÷å÷íûõ ÀÏ-ñîäåð- æàùèõ ÄÍÊ. Âûâîäû. YB-1 ñïîñîáåí ìîäóëèðîâàòü ðåïàðàöèþ ÀÏ-ñàéòîâ â ÄÍÊ, ñ îäíîé ñòîðîíû, ñòèìóëèðóÿ APE1 ïðè âîñ- ñòàíîâëåíèè öåëîñíîñòè ÄÍÊ ïî «êëàññè÷åñêîìó» ïóòè ÝÐÎ, è, ñ äðóãîé ñòîðîíû, èíãèáèðóÿ àêòèâíîñòü APE1 è Tdp1 íà îäíîöå- ïî÷å÷íûõ ÄÍÊ è ïîìîãàÿ êëåòêå èçáåæàòü âîçìîæíîãî îáðàçî- âàíèÿ äâóõöåïî÷å÷íûõ ðàçðûâîâ. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ðåïàðàöèÿ AÏ-ñàéòîâ, AÏ-ýíäîíóêëåàçà 1, òèðîçèëôîñôîäèýñòåðàçà 1, áåëîê YB-1. REFERENCES 1. Belousova E. A., Lavrik O. I. DNA polymerases beta and lamb- da, and their roles in the DNA replication and repair // Mol. Biol. (Mosñ).–2010.–44, N 6.–P. 947–965. 2. Das S., Chattopadhyay R., Bhakat K. K., Boldogh I., Kohno K., Prasad R., Wilson S. H., Hazra T. K. Stimulation of NEIL2- mediated oxidized Base Excision Repair via YB-1 interaction during oxidative stress // J. Biol. Chem.–2007.–282, N 39.– P. 28474–28484. 3. Nilsen L., Forstrom R. J., Bjorås M., Alseth I. AP endonuclease independent repair of abasic sites in Schizosaccharomyces pom- be // Nucleic Acids Res.–2012.–40, N 5.–P. 2000–2009. 4. Lebedeva N. A., Rechkunova N. I., El-Khamisy S. F., Lavrik O. I. Tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1 initiates repair of apurinic/ apyrimidinic sites // Biochimie.–2012.–94, N 8.–P. 1749–1753. 5. Eliseeva I. A., Kim E. R., Guryanov S. G., Ovchinnikov L. P., Lyabin D. N. Y-box-binding protein 1 (YB-1) and its functions // Biochemistry (Mosc).–2011.–76, N 13.–P. 1402–1433. 6. Pestryakov P., Zharkov D. O., Grin I., Fomina E. E., Kim E. R., Hamon L., Eliseeva I. A., Petruseva I. O., Curmi P. A., Ovchinni- kov L. P., Lavrik O. I. Effect of the multifunctional proteins RPA, YB-1, and XPC repair factor on AP site cleavage by DNA glyco- sylase NEIL1 // J. Mol. Recognit.–2012.–25, N 4.–P. 224–233. 7. Selivanova O. M., Guryanov S. G., Enin G. A., Skabkin M. A., Ovchinnikov L. P., Serdyuk I. N. YB-1 is capable of forming extended nanofibrils // Biochemistry (Mosc).–2010.–75, N 1.– P. 115–120. 8. Mol C. D., Izumi T., Mitra S., Tainer J. A. DNA-bound structu- res and mutants reveal abasic DNA binding by APE1 and DNA repair coordination // Nature.–2000.–403, N 6768.–P. 451–456. 9. Chattopadhyay R., Das S., Maiti A. K., Boldogh I., Xie J., Hazra T. K., Kohno K., Mitra S., Bhakat K. K. Regulatory role of hu- man AP-endonuclease (APE1/Ref-1) in YB-1-mediated activa- tion of the multidrug resistance gene MDR1 // Mol. Cell. Biol.– 2008.–28, N 23.–P. 7066–7080. 10. Gaudreault I., Guay D., Lebel M. YB-1 promotes strand separa- tion in vitro of duplex DNA containing either mispaired bases or cisplatin modifications, exhibits endonucleolytic activities and binds several DNA repair proteins // Nucleic Acids Res.– 2004.–32, N 1.–P. 316–327. Received 12.04.12

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

Institution

Ähnliche Einträge