El fotoproducto liasa de esporas ( EC 4.1.99.14 SP liasa , SPL , SplB , SplG ) es una enzima radical SAM que repara el entrecruzamiento del ADN de las bases de timina causado por la radiación UV . Existen varios tipos de entrecruzamiento de timina, pero el SPL se dirige específicamente a la 5-timinil-5,6-dihidrotimina , que también se denomina fotoproducto de esporas (SP). [1] [2] El fotoproducto de esporas es el tipo predominante de reticulación de timina en las endosporas en germinación, razón por la cual SPL es exclusivo de los organismos que producen endosporas, como Bacillus subtilis . [3] Otros tipos de reticulación de timina, como los dímeros de ciclobutano-pirimidina (CPD) y los fotoproductos de pirimidina (6-4)-pirimidona (6-4PP), se forman con menos frecuencia en las endosporas. Estas diferencias en el entrecruzamiento del ADN son una función de la diferente estructura del ADN. El ADN genómico de las esporas presenta muchas proteínas de unión al ADN llamadas pequeñas proteínas solubles en ácido, [4] que cambian el ADN de la conformación tradicional en forma B a una conformación en forma A. [5] [6] Se cree que esta diferencia en la conformación es la razón por la cual las esporas latentes acumulan predominantemente SP en respuesta a la radiación UV, en lugar de otras formas de entrecruzamiento. [1] [5] [6] Las esporas no pueden reparar el entrecruzamiento mientras están inactivas, [3] en cambio, los SP se reparan durante la germinación para permitir que la célula vegetativa funcione normalmente. [7] Cuando no se reparan, el fotoproducto de esporas y otros tipos de entrecruzamiento pueden causar mutaciones al bloquear la transcripción y la replicación más allá del punto de entrecruzamiento. [3] El mecanismo de reparación que utiliza el fotoproducto liasa de esporas es una de las razones de la resistencia de ciertas esporas bacterianas.
El mecanismo por el cual funciona SPL aún no se comprende completamente, [8] aunque se sabe que cataliza la reparación independiente de la luz [8] del entrecruzamiento del fotodímero 5-timinil-5,6-dihidrotimina a través de una serie de reacciones radicales para devolver dos anillos de timina funcionales [9] [3] como se muestra en la siguiente figura. SPL es parte de la familia de enzimas radicales SAM, por lo que se sabe que ha conservado aspectos de su estructura y mecanismo que permiten caracterizarla como una enzima radical SAM. [8] Las enzimas radicales SAM tienen un motivo de cisteína conservado, un grupo de hierro y azufre dentro del motivo de cisteína, así como S-adenosil-L-metionina (SAM) como cofactor. [8] Un mecanismo general de radicales SAM implica reducir el grupo hierro-azufre dentro de la enzima y transferir un electrón al cofactor (SAM), que escinde una parte de la estructura y forma un radical 5'-desoxiadenosilo. [8] Este radical 5'-desoxiadenosilo luego eliminará un átomo de hidrógeno del sustrato, formando 5'-desoxiadenosina y produciendo un radical en el sustrato que se reorganizará para formar un producto. [8] Dado que el mecanismo completo de la función SPL no está completamente caracterizado, es probable que los estudios futuros se centren en dilucidar este proceso.
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El fotoproducto liasa de esporas es parte de una de las dos vías principales que se utilizan para reparar la 5-timinil-5,6-dihidrotimina reticulada causada por la radiación UV: el sistema de reparación del ADN específico de las esporas (que utiliza el fotoproducto liasa de esporas) y el sistema general de reparación del fotoproducto liasa de esporas. Vía de reparación por escisión de nucleótidos (NER). [7] [8] El sistema de reparación de ADN específico de esporas es específico de SP, mientras que NER es capaz de reparar otros tipos de dímeros de timina, como CPD y 6-4PP. [7] Las esporas exhiben una alta susceptibilidad a los rayos UV solo cuando ambas vías de reparación están comprometidas. [7]
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