Obecność rybonukleotydów w DNA ma antagonistyczne znaczenie dla utrzymania stabilności genetycznej organizmów

Abstrakt

Wysoka wierność replikacji, rozumiana jako zdolność polimeraz DNA do selekcji nukleotydów z właściwą zasadą jak i cukrem, ma krytyczne znaczenie dla utrzymania stabilności genetycznej. Z uwagi na fakt, że poziomy komórkowe rybonukleotydów są znacznie wyższe od stężeń deoksyrybonukleotydów, polimerazy replikacyjne mogą inkorporować rybonukleotydy z tysiąckrotnie wyższą częstością niż niewłaściwe deoksyrybonukleotydy. Za zdolność do dyskryminacji rybonukleotydów przez polimerazy DNA odpowiada obecność bramki sterycznej w centrum aktywnym enzymu. Mimo że rybonukleotydy są najczęściej wstawianymi nieprawidłowymi nukleotydami w DNA, nie są one obserwowane w prawidłowo funkcjonujących komórkach. Głównym systemem odpowiedzialnym za rozpoznawanie i usuwanie rybonukleotydów z DNA jest naprawa przez wycięcie rybonukleotydu (ang. Ribonucleotide Excision Repair). Upośledzenie systemów usuwania rybonukleotydów może prowadzić do podwyższenia poziomu mutagenezy, stresu replikacyjnego, pęknięć DNA, problemów z transkrypcją, utrzymaniem struktury chromatyny, chorób genetycznych, a nawet śmierci. Mimo to inkorporacja rybonukleotydów do DNA może mieć pewne pozytywne znaczenie biologiczne, stymulując naprawę błędnie sparowanych zasad czy łączenie końców niehomologicznych.