Basenexzisionsreparatur

Basenexzisionsreparatur (BER) ist ein zellulärer DNA-Reparaturweg, der kleine Basen beschädigt oder falsch eingebundene Basen korrigiert, die die helikale Struktur nicht signifikant stören. BER beseitigt beschädigte Basen durch DNA-Glykosylasen und repariert die entstehende AP-Stelle (apurinic/apyrimidinic site). Der Prozess ist in Bakterien, Eukaryoten und Mitochondrien weit verbreitet.

Beschädigungen, die BER adressiert, umfassen oxidativen Stress (zum Beispiel 8-oxoguanin), Alkylierungs- und Desaminationsprodukte sowie Uracil, das durch Cytosin-Desamination entstehen kann. Spezifische Glykosylasen erkennen die Schäden (z. B. OGG1 für 8-oxoguanin, MUTYH, AAG/MPG, UNG) und entfernen die betroffene Base, wodurch eine AP-Stelle entsteht. Diese wird durch eine AP-Endonuklease (z. B. APE1) geschnitten, was einen 3′-Hydroxyl- und einen 5′-Phosphat-Endpunkt erzeugt.

Es gibt zwei Subwege der BER: das Short-Patch- und das Long-Patch-BER. Beim Short-Patch-BER füllt DNA-Polymerase β eine einzelne Base ein und entfernt zugleich das Reststück des Zucker-Rückgrats (dRP) über ihre Lyase-Aktivität; abschließend ligiert DNA-Ligase III zusammen mit XRCC1 die Lücke. Beim Long-Patch-BER synthetisiert Polymerase β oder andere Polymerasen 2–10 Nukleotide, entfernt eine längere Schlaufe durch FEN1, und die Ligation erfolgt durch Ligase I (in der Regel), teils auch Ligase III mit XRCC1. PCNA kann die Replikationsmaschinerie unterstützen.

BER findet in Nukleus- und Mitochondrien-DNA statt und arbeitet eng mit anderen Reparatursystemen sowie mit Scaffold-Proteinen wie XRCC1 und PARP1 zusammen. Defekte BER-Komponenten erhöhen das Krebsrisiko und sind mit bestimmten Syndromen assoziiert.