Naprawy podstawa wycięcia (lub BER dla naprawy podstawa wycięcia w języku angielskim) jest jednym z mechanizmów naprawy DNA wykorzystywane przez żywe komórki do przywrócenia integralności DNA . Służy do naprawy zmian chemicznych, które zaszły na indywidualnym poziomie podstawowym . Uszkodzenie takie jest naprawiane przez proste usunięcie zasady, po którym następuje rozszczepienie dezoksyrybozy , a kończy się nową syntezą nienaruszonego DNA zastępującego uszkodzony nukleotyd .
Mechanizm przebiega w trzech lub czterech etapach w zależności od charakteru zmiany. Po pierwsze, glikozylaza DNA usuwa uszkodzoną zasadę i tworzy miejsce bezzasadowe (lub miejsce AP). Specyficzna endonukleaza następnie rozcina dezoksyrybozo od tego miejsca pozbawione zasad. Polimerazy DNA wypełnia przestrzeń uwolnioną ponownie stosując bazę w stanie nienaruszonym z przeciwnej nici jako matrycę. Wreszcie ligaza DNA zszywa naprawioną nić.
Więc nawet jeśli tylko jedna baza jest uszkodzona, do prawidłowej naprawy potrzebna jest seria różnych enzymów . Ostatni etap tego procesu służy również do naprawy prostych pęknięć w łańcuchu DNA.
Naprawa przez podstawowe wycięcie ogranicza się do kilku konkretnych typów podłoży i przebiega bardzo szybko. Każda z różnych glikozylaz DNA odpowiada specyficznie usuwaniu jednego rodzaju uszkodzonej zasady. Zatem glikozylaza uracyl-DNA usunie tylko zasady uracylowe i niektóre produkty utleniania uracylu , podczas gdy inne glikozylazy DNA będą specyficzne dla innych typów zmienionych zasad (8-oksoguanina…).
Podstawowa naprawa wycinająca jest podstawowym mechanizmem zachowania integralności informacji genetycznej, zachowanej w ewolucji. Działa według tych samych mechanistycznych zasad u bakterii i eukariontów . Ponadto po raz pierwszy zademonstrowano specyficzną glikozylazę uracyl-DNA u Escherichia coli .
Podstawowy mechanizm naprawczy przez wycięcie naprawia kilka rodzajów uszkodzeń powstałych na podłożu. Są to najczęściej modyfikacje chemiczne oddziałujące na grupy funkcyjne zasad nukleotydowych, poprzez utlenianie , deaminację lub alkilację . Ponieważ te grupy funkcyjne biorą udział w tworzeniu wiązań wodorowych w parach zasad , zmiany te wykazują charakter mutagenny i dlatego muszą być naprawione , aby uniknąć zmiany informacji genetycznej .
Naprawa przez wycięcie zasad umożliwia również komórce naprawę miejsc bezzasadowych, co jest konsekwencją spontanicznych reakcji depurynacji (hydroliza wiązania glikozydowego między zasadami purynowymi A i G oraz dezoksyrybozą). W tym ostatnim przypadku pierwszy etap obejmujący glikozylazę DNA nie jest konieczny, ponieważ miejsce bezzasadowe jest wytwarzane bezpośrednio przez zmianę.
Pozostałe zmiany naprawione przez podstawowe wycięcie to:
Pierwszym krokiem w mechanizmie naprawy przez wycięcie zasady jest usunięcie uszkodzonej zasady przez glikozylazę DNA specyficzną dla każdego rodzaju uszkodzenia: glikozylazę uracyl-DNA, glikozylazę oksoguaninowo-DNA, glikozylazę metylopuryno-DNA… W ten sposób zidentyfikowaliśmy 11 Różne glikozylazy DNA u ssaków . Te glikozylazy DNA rozpoznają i usuwają zmodyfikowaną zasadę przez hydrolizę wiązania N- glikozydowego między zasadą a dezoksyrybozą. Daje to miejsce bezzasadowe lub miejsce AP (apurynowy, apirymidynowy) na DNA, „dziurę” jednej zasady w dupleksie.
Miejsce AP jest rozpoznawane przez specyficzną endonukleazę, endonukleazę AP , w miejscu AP. Ta nukleaza przecina szkielet fosfodiestrowy pozostawiając 3'-OH hydroksyl i 5'- fosforan po stronie dezoksyrybozo-5-fosforanowej. Pozycja odpowiadająca brakującej zasadzie jest syntetyzowana przez polimerazę DNA , przy użyciu nienaruszonej nici jako matrycy i końca 3'-OH uwolnionego przez endonukleazę AP jako startera.
Możliwe są dwie drogi syntezy: albo krótka synteza, ograniczona do jednego lub dwóch nukleotydów, prowadzona przez wyspecjalizowaną polimerazę DNA, niezbyt procesową , taką jak beta polimeraza DNA u eukariontów lub polimeraza DNA I u bakterii ; lub długą syntezę, przeprowadzaną przez procesową polimerazę DNA ( DNA polimeraza delta , u eukariontów). Deoksyryboza i/lub nić przesunięta w wyniku tej syntezy jest wycinana przez nukleazę.
Naprawa kończy się zszyciem naprawionej nici ligazą DNA , która przywraca ciągłość naprawianej nici.
Podstawowy mechanizm naprawy przez wycinanie został odkryty m.in. przez Tomasa Lindahla, który w 2015 roku jako taki otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.