Quantum mechanical study of the β- and δ-lyase reactions during the base excision repair process: application to FPG
Notice bibliographique
Résumé
Bacterial FPG (or MutM) is a bifunctional DNA glycosylase that is primarily responsible for excising 8-oxoguanine (OG) from the genome by cleaving the glycosidic bond and the DNA backbone at the 3'- and 5'-phosphates of the damaged nucleoside. In the present work, quantum mechanical methods (SMD-M06-2X/6-311+G(2df,2p)//IEF-PCM-B3LYP/6-31G(d)) and a ring-opened Schiff base model that includes both the 3'- and 5'-phosphate groups are used to investigate the β- and δ-elimination reactions facilitated by FPG. Both the β- and δ-elimination reactions are shown to proceed through an E1cB mechanism that involves proton abstraction prior to the phosphate-ribose bond cleavage. Since transition states for the phosphate elimination reactions could not be characterized in the absence of leaving group protonation, our work confirms that the phosphate elimination reactions require protonation by a residue in the FPG active site, and can likely be further activated by additional active-site interactions. Furthermore, our model suggests that 5'-PO4 activation may proceed through a nearly isoenergetic direct (intramolecular) proton transfer involving the O4' proton of the deoxyribose of the damaged nucleoside. Regardless, our model predicts that both 3'- and 5'-phosphate protonation and elimination steps occur in a concerted reaction. Most importantly, our calculated barriers for the phosphate cleavage reactions reveal inherent differences between the β- and δ-elimination steps. Indeed, our calculations provide a plausible explanation for why the δ-elimination rather than the β-elimination is the rate-determining step in the BER facilitated by FPG, and why some bifunctional glycosylases (including the human counterpart, hOgg1) lack δ-lyase activity. Together, the new mechanistic features revealed by our work can be used in future large-scale modeling of the DNA-protein system to unveil the roles of key active sites residues in these relatively unexplored BER steps.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».