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Exonuklease 1

Englisch: exonuclease 1

1 Definition

Die Exonuklease 1, kurz EXO1, ist ein Protein mit 5' zu 3' Exonuklease-Aktivität. Es verarbeitet die Enden der DNA bei Doppelstrangbrüchen in der homologen Rekombination und entfernt fehlgepaarte Segmente in der Fehlpaarungsreparatur.

2 Genetik

Das Gen für EXO1 befindet sich beim Menschen auf Chromosom 1 an Genlokus q43. Es besteht aus 17 Exons.

3 Biologischer Hintergrund

Der Beschnitt der DNA-Enden (Englisch: "end resection") ist ein entscheidender Schritt, um die Reparatur eines Doppelstrangbruchs mittels homologer Rekombination einzuleiten. Dies verhindert die Bindung von Proteinen der nicht-homologen Endverknüpfung (NHEJ).

4 Struktur

EXO1 besteht aus 846 Aminosäuren. Die katalytische Domäne von EXO1 ist hochkonserviert und befindet sich am N-Terminus. Der C-Terminus ist unter anderen für die Bindung an hMSH2 verantwortlich.

5 Funktion

5.1 Homologe Rekombination

Der Beschnitt der DNA-Enden ist ein zweistufiger Mechanismus. Der MRN-Komplex übernimmt die einleitende Beschneidung der Stränge, indem er ein 50-100 Nukleotide langes Segment durch seine Endo- und Exonukleasen-Aktivität entfernt, wodurch 3'-Überhänge entstehen. EXO1 besitzt eine Affinität für 5'-Enden, die bereits beschnitten wurden, und erweitert den Beschnitt durch seine 5' zu 3' Exonukluease-Aktivität auf ca. 1.000 Nukleotide.[1]

Es wurde gezeigt, dass EXO1 in vitro auch Endonukleasen-Aktivität gegen "5'-Flaps"besitzt. Dies sind seitlich abstehende Einzelstränge, wie sich beispielsweise auch beim Microhomology-mediated end joining entstehen. Jedoch ist bisher kein zellulärer Mechanismus bekannt, der die Endonukleasen-Aktivität von EXO1 in vivo verwendet.[2]

5.2 Fehlpaarungsreparatur

In der Fehlpaarungsreparatur werden Fehlpaarungen durch das Heterodimer hMutSα, bestehend aus hMSH2 und hMSH6, erkannt. Die Endonuklease hMLH1 bindet ebenfalls und schneidet den neusynthetisierten Strang 3' unterhalb der Fehlpaarung ein. EXO1 bindet sowohl an hMSH2 als auch an hMLH1 und entfernt das fehlgepaarte Segment durch seine 5' zu 3' Exonukluease-Aktivität.[3]

6 Quellen

  1. Eid W, Steger M, El-Shemerly M, et al. DNA end resection by CtIP and exonuclease 1 prevents genomic instability. EMBO Reports. 2010;11(12):962-968. doi:10.1038/embor.2010.157.
  2. Liu, T. & Huang, J. DNA End Resection: Facts and Mechanisms. Genomics Proteomics Bioinformatics 14, 126-130, doi:10.1016/j.gpb.2016.05.002 (2016).
  3. Goellner, E. M., Putnam, C. D. & Kolodner, R. D. Exonuclease 1-dependent and independent mismatch repair. DNA Repair (Amst) 32, 24-32, doi:10.1016/j.dnarep.2015.04.010 (2015).

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