Biophysical characterization of the AAG and UV-DDB interaction in Base Excision Repair (BER)

Abstract

DNA repair is essential for maintaining genomic stability and requires precise coordination among multiple repair pathways to ensure accurate recognition and processing of damaged bases. Alkyladenine DNA glycosylase (AAG), a key enzyme in the base excision repair (BER) pathway, and UV-damaged DNA-binding protein (UV-DDB), a DNA damage recognition factor traditionally associated with nucleotide excision repair (NER), both function during the early stages of the DNA damage response. In this study, we investigated the functional interplay between AAG and UV-DDB to explore potential communication between BER and NER. Our results demonstrate that AAG and UV-DDB form a direct protein-protein complex with moderate-to-high affinity. This interaction is maintained both in the absence and presence of DNA, indicating that their association is not strictly dependent on damaged DNA substrates. Furthermore, analyses under DNA-bound conditions suggest that UV-DDB may influence AAG binding behavior at abasic sites. Collectively, these findings support a model in which UV-DDB cooperates with AAG to facilitate efficient processing of abasic sites during BER, potentially assisting AAG turnover. This study provides insight into how DNA repair proteins dynamically interact across pathways and suggests a functional link between BER and damage recognition factors traditionally associated with NER.;DNA 복구는 유전체 안정성을 유지하는 데 필수적인 과정이며, 손상된 염기를 정확하게 인식하고 처리하기 위해 여러 복구 경로 간의 정교한 조절이 요구된다. 염기 절제 복구 (BER) 경로의 핵심 효소인 alkyladenine DNA glycosylase (AAG)와, 전통적으로 뉴클레오타이드 절제 복구(NER)의 DNA 손상 인식 인자로 알려진 UV-damaged DNA-binding protein (UV-DDB)은 모두 DNA 손상 반응의 초기 단계에서 기능한다. 본 연구에서는 BER과 NER 간의 잠재적인 기능적 연계를 규명하기 위해 AAG와 UV-DDB 간의 상호작용을 분석하였다. 그 결과, AAG와 UV-DDB가 중등도에서 높은 친화도를 갖는 직접적인 단백질-단백질 복합체를 형성함을 확인하였다. 이러한 상호작용은 DNA가 없는 조건뿐만 아니라 DNA가 존재하는 조건에서도 유지되어, 두 단백질 간의 결합이 손상된 DNA 기질에만 엄격하게 의존하지 않음을 시사한다. 또한 DNA가 결합된 조건에서의 분석 결과는 UV-DDB가 abasic site에서 AAG의 결합 거동에 영향을 미칠 가능성을 보여준다. 종합하면, 본 연구 결과는 UV-DDB가 BER 과정에서 AAG와 협력하여 abasic site의 효율적인 처리를 돕고 AAG의 turnover를 보조할 가능성이 있음을 시사한다. 이는 DNA 복구 단백질들이 경로 간 경계를 넘어 동적으로 상호작용하는 방식을 이해하는 데 기여하며, 기존에 NER과 연관된 손상 인식 인자에 대해 BER과의 기능적 연계를 제시한다.