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DNA中鸟嘌呤(G)氧化产物-80xoG是细胞内部常见的一种碱基损伤类型,常被用作细胞内部氧化应激程度的生物标记。8-oxoG仍可以与胞嘧啶(C)形成正常的碱基配对,但是同时又能同腺嘌呤(A)形成稳定的Hoogsteen配对,若无法及时修复,在随后DNA复制过程中,将可能会导致G:C—T:A的颠换,此类颠换突变是在人类癌症中发现的体细胞突变的常见来源。80xoG的碱基切除修复途径由糖苷酶MutM/Fpg和Oggs(80xoGuanine DNA glycosylases)起始。多种研究手段的运用,使我们对这些糖苷酶的损伤识别位点、酶催化活性等方面有了深入的了解,但是对其识别损伤碱基的动态过程无法获得准确的认识。
Ogg1是Oggs中一类保守的糖苷酶家族,在真核生物中广泛存在,在少数细菌中也有发现。Ogg1家族目前只有两个蛋白及其与DNA相关复合物的结构被解析,人源的hOgg1以及Clostridium acetobutylicum厌氧菌的CacOgg。我们解析了来自嗜热菌属于Ogg1家族的MBOgg1与THF无碱基DNA2 A的复合物结构。对晶体结构的分析在MBOgg1中发现了Ogg1家族保守的80xoG识别口袋、催化位点以及损伤配对碱基的识别位点,从而确定了MBOgg1是一种80xoG糖苷酶。但是,不同于其他Ogg1-DNA复合物的是,该复合物形成了一种新的空间群P21,不对称单位里包含的两个复合物分子由于堆积方式的不同而出现不同的构象,其中复合物Ⅱ中THF位点仍处于螺旋内部,复合物Ⅰ中THF位点处于一种螺旋内部和翻转出螺旋混合的状态,均不同于之前报道过的hOgg1与THF无碱基DNA的复合物结构。比较这两种不同构象以及分析蛋白与DNA的相互作用之后,我们认为晶体结构中出现的两种状态,至少有一种代表了糖苷酶遭遇损伤之后、但oxoG损伤碱基还未被翻转至oxoG识别口袋的一种中间态,并且与Ogg1酶活密切相关的保守氨基酸Trp242在这一早期阶段具有促进损伤碱基翻转的关键作用。另外,不管损伤位点(THF)是否翻转,MBOgg1均建立了与损伤配对碱基的作用,暗示这一作用可能是损伤识别起始的关键条件之一。