Caulobacter crescentus 拥有一种进化上独特的 UDP 核苷酸酶（CC2084），也称为 UdgC，它具有与第一家族（family I）和第五家族（family V）中 UDP 核苷酸酶相似的特性

《DNA Repair》：Caulobacter crescentus harbours an evolutionarily distinct UDG (CC2084), UdgC, sharing features with family I and family V UDGs

　　

Koyel Roy|Elhassan Ali Fathi Emam|Shruti Sharma|Arpan Amlanjyoti Dash|Umesh Varshney

印度科学研究所微生物学与细胞生物学系，班加罗尔，560012，印度：

摘要

尿嘧啶在DNA中的产生可能是由于胞嘧啶的自发脱氨作用或DNA聚合酶错误掺入dUMP所致。如果胞嘧啶脱氨（转化为尿嘧啶）未得到修复，可能会导致GC到AT的突变。尿嘧啶DNA糖基化酶（UDGs）通过从DNA中切除尿嘧啶来启动碱基切除修复（BER）途径。在此，我们报道了一种来自α-变形菌Caulobacter crescentus的新尿嘧啶DNA糖基化酶CC2084（UdgC）。尽管其整体序列与已知的UDGs没有显著相似性，但CC2084包含与I家族UDGs（Ung）相似的A基序（GQAPG），以及与V家族UDGs（UdgB）相似的B基序（HPSWRNT）。除了尿嘧啶外，CC2084还能从单链和双链DNA中去除次黄嘌呤和黄嘌呤；并且能从双链DNA中去除烯腺嘌呤。此外，我们发现CC2084的活性会受到其反应产物（尿嘧啶和含有AP位点的DNA）以及已知仅作用于I家族UDGs的噬菌体编码的Ugi的抑制。CC2084能够修复E. coli ?ung的突变表型，而这种效应在与Ugi共表达时会被减弱。从系统发育角度来看，CC2084形成了一个独立的UDGs分支。在富含GC的Caulobacter基因组中，CC2084的存在可能弥补了高效Ung蛋白的缺失。

部分摘录

引言

基因组的完整性不断受到生理过程和环境诱变因素对DNA造成的损伤的威胁[1]。因此，生物体进化出了多种DNA修复机制以确保遗传信息的准确传递。尿嘧啶基团在DNA中的出现可能是由于DNA聚合酶错误地将dUMP掺入腺嘌呤的位置，从而形成A:U碱基对[1]，[2]；也可能是由于胞嘧啶的自发脱氨作用，产生致突变性的G:U碱基对

细菌菌株、质粒、DNA寡聚体及生长条件

本研究中使用的所有菌株、质粒和DNA寡聚体分别列在补充表S1、S2和S3中。E. coli TG1用于重组DNA实验，而E. coli BL21 (DE3)及其?ung::cm衍生物用于从基于pET14b的构建体中过表达和纯化蛋白质。E. coli MG1655及其?ung衍生物用于突变频率分析。C. crescentus CB15N的基因组DNA用于扩增CC2084基因。E. coli在

C. crescentus中UDGs的鉴定

在C. crescentus中，有四个基因被鉴定为UDGs[44]。为了了解它们所属的家族，我们进行了基于基序的BLAST搜索（NCBI）分析（图1A）。结果发现了四个潜在的UDGs，其中三个被归类为已知的UDGs：CC1333和CC2333属于IV家族，CC1549属于V家族UDGs。其中，CC2333是我们在Mycobacterium smegmatis中鉴定并表征的UdgX的同源物[20]、[54]、[55]。第四个UDGs ORF为CC2084

I家族UDGs（Ung）以A（GQDPY）和B（HPSPLS）序列为特征，是三种生命域中效率最高、识别DNA中尿嘧啶能力最强的UDGs之一，并且具有高度保守性。Ung蛋白的另一个显著特点是，与其他家族的UDGs不同，它们会被B. subtilis噬菌体PBS-1或PBS-2的早期基因产物Ugi强烈抑制，从而使Ugi能够将尿嘧啶掺入噬菌体DNA中并使宿主Ung失活。此前，我们

资助

本工作得到了印度政府生物技术部（BT/PR13522/COE/34/27/2015；BT/PR50905/MED/29/1655/2023）的资助。UV是ICMR – A. S. Paintal杰出科学家的获得者，同时也在新德里的印度医学研究委员会担任名誉科学家职位。资助方并未参与研究设计、数据收集与分析或发表决定。

CRediT作者贡献声明

Koyel Roy：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原始草稿，方法学设计，实验研究，数据分析，概念构建。Arpan Amlanjyoti Dash：数据管理，方法学设计，撰写 – 审稿与编辑。Umesh Varshney：撰写 – 审稿与编辑，监督工作，资源协调，项目管理，方法学设计，实验研究，资金申请，数据分析，概念构建。Shruti Sharma：数据管理。Elhassan Ali Fathi Emam：数据管理。

作者声明他们没有已知的会干扰本文研究的财务利益或个人关系。

作者感谢Dr. Anjana Badrinarayanan（印度塔塔基础研究所国家生物科学中心，班加罗尔）提供Caulobacter菌株及诸多技术支持。作者还感谢Dr. Iqball Faheem（美国新泽西州罗格斯大学Busch校区Waksman微生物学研究所）在结构预测分析中提供的AlphaFold 3建模帮助。