La riparazione per escissione di basi

Il BER (Base Excision Repair) è un processo deputato alla rimozione delle basi del DNA modificate in seguito ad eventi di deamminazione idrolitica, ossidazione e alchilazione. Questo tipo di danno può derivare da meccanismi endogeni quali il normale metabolismo cellulare o formarsi in seguito ad esposizione a cancerogeni ambientali o farmaci chemioterapici. Il BER interviene inoltre nella riparazione dei siti apurinici/apimiridinici (siti AP), che si formano per perdita spontanea delle basi. Infine, il BER è in grado di operare a livello delle rotture a singola elica del DNA causate dall'esposizione ai raggi X. L'evento chiave del meccanismo molecolare del BER è l'idrolisi del legame N-glicosidico tra la base alterata e il desossiribosio che determina il rilascio della base stessa. Questa reazione è caratterizzata da una classe di enzimi detti DNA glicosilasi, con diversa specificità di substrato. Nell'uomo sono state sino ad oggi identificate otto DNA glicosilasi, di cui quattro coinvolte nella correzione della citosina deamminata (uracile) e dei prodotti di deamminazione della 5-metilcitosina. La presenza nel genoma di uracile derivato da citosina deamminata crea dei mismatch U:G che, in assenza di riparazione, alla successiva replicazione originano transizioni G:C→A:T. Comunque il meccanismo catalitico è molto simile nelle varie DNA glicosilasi eucariotiche e consiste nella diffusione facilitata dell'enzima lungo il solco minore del DNA fino al riconoscimento di una base sospetta. L'enzima a questo punto si lega al DNA e lo distorce comprimendo lo scheletro del filamento contenente la lesione; estroflette quindi la base per inserirla in una propria tasca specifica per il riconoscimento ed opera il taglio del legami glicosidico tra la base alterata e il desossiribosio. La glicosilasi può quindi rimanere legata al sito AP fino a quando non interviene una AP endonucleasi (AP endo), l'enzima che opera la tappa successiva del BER. Nella tappa successiva, infatti, i siti AP generati vengono riconosciuti da una AP endo. La HAP1 è la AP endo più abbondante che incide il sito AP al 5' del fosfodeossiribosio e genera un gruppo 3'-OH che verrà utilizzato dalla polimerasi per inserire il nucleotide corretto. La riparazione via BER, a questo punto, è completata attraverso due diverse modalità, definite short-patch e long-patch. Il BER short-patch sostituisce la base danneggiata con risintesi di un solo nucleotide, mentre il BER long-patch porta alla rimozione (grazie ad una proteina con attività sia endo- che esonucleasica, FEN1) e risintesi di un frammento di lunghezza variabile dai 2 ai 10  nucleotidi. La polimerasi nel BER short-pach è la DNA polimerasi β, che tramite il suo dominio C-terminale interagisce con l'estremità 3'-OH e inserisce un solo nucleotide, mentre nel BER long-patch troviamo le polimerasi δ e ε.