medgenМедицинская генетикаMedical Genetics2073-7998Publishing House «Genius Media» LLC10.25557/2073-7998.2025.08.122-124medgen-3146Research ArticleКРАТКОЕ СООБЩЕНИЕBRIEF REPORTРоль цитидиндезаминаз AID/APOBEC в дестабилизации генома при онкологических заболеваниях: опыт использования дрожжевой тест-системыRole of AID/APOBEC cytidine deaminases in genome destabilization in cancer: insights from a yeast test systemСтепченковаЕ. И.StepchenkovaE. I.

198504; ул. Ботаническая, д. 17; Санкт-Петербург; Петергоф; 199034; Университетская наб., д. 7–9; Санкт-Петербург

198504; 17, Botanicheskaya st.; St. Petersburg; Peterhof; 199034; 7-9, Universitetskaya nab.; St. Petersburg

stepchenkova@gmail.comКравцоваЕ. В.KravtsovaE. V.

198504; ул. Ботаническая, д. 17; Санкт-Петербург; Петергоф; 199034; Университетская наб., д. 7–9; Санкт-Петербург

198504; 17, Botanicheskaya st.; St. Petersburg; Peterhof; 199034; 7-9, Universitetskaya nab.; St. Petersburg

ШипуноваА. Е.ShipunovaA. E.

199034; Университетская наб., д. 7–9; Санкт-Петербург

199034; 7-9, Universitetskaya nab.; St. Petersburg

ЦарегородцеваА. В.TsaregorodtsevaA. V.

199034; Университетская наб., д. 7–9; Санкт-Петербург

199034; 7-9, Universitetskaya nab.; St. Petersburg

ЗотоваИ. В.ZotovaI. V.

198504; ул. Ботаническая, д. 17; Санкт-Петербург; Петергоф; 199034; Университетская наб., д. 7–9; Санкт-Петербург

198504; 17, Botanicheskaya st.; St. Petersburg; Peterhof; 199034; 7-9, Universitetskaya nab.; St. Petersburg

ПавловЮ. И.PavlovY. I.

NE 68198-6805; Омаха

68198-6805; Omaha

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Санкт-Петербургский филиал; Санкт-Петербургский государственный университетРоссияN.I. Vavilov Institute of General Genetics RAS, St. Petersburg Branch; Saint Petersburg State UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университетРоссияSaint Petersburg State UniversityRussian FederationИнститут исследования рака и сопутствующих заболеваний им. Эппли Медицинского центра Университета НебраскиСоединённые Штаты АмерикиEppley Institute for Research in Cancer and Allied Diseases, University of Nebraska Medical CentreUnited States202519102025248122124Copyright © Степченкова Е.И., Кравцова Е.В., Шипунова А.Е., Царегородцева А.В., Зотова И.В., Павлов Ю.И., 20252025Степченкова Е.И., Кравцова Е.В., Шипунова А.Е., Царегородцева А.В., Зотова И.В., Павлов Ю.И.Stepchenkova E.I., Kravtsova E.V., Shipunova A.E., Tsaregorodtseva A.V., Zotova I.V., Pavlov Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.medgen-journal.ru/jour/article/view/3146

   Важным фактором, приводящим к дестабилизации генома при канцерогенезе, является неконтролируемая экспрессия генов цитидиндезаминаз семейства AID/APOBEC. В норме ферменты AID/APOBEC дезаминируют цитозин до урацила в составе РНК или ДНК, участвуя таким образом в процессах редактирования мРНК, противовирусной защиты и созревания генов иммуноглобулинов. Нарушение регуляции экспрессии генов AID/APOBEC приводит к неспецифическому дезаминированию геномной ДНК и, как следствие, к повышению уровня мутагенеза. Соматические мутации, индуцированные AID/APOBEC, могут запускать процесс канцерогенеза и способствовать развитию устойчивости раковых клеток к терапии и повышению агрессивности опухоли. Одним из эффективных подходов для изучения механизмов мутагенеза, зависимого от цитидиндезаминаз AID/APOBEC, является использование штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae, несущих гены человеческих цитидиндезаминаз. В данной работе мы сконструировали штаммы S. cerevisiae, несущие человеческие гены APOBEC3A, APOBEC3B и AID, а также ген PmCDA, кодирующий дезаминазу морской миноги Petromyzon marinus и используемый в качестве положительного контроля. С помощью полученных штаммов мы выявили специфические аминокислотные замены, которые усиливают или ослабляют активность фермента, и продемонстрировали, что рекомбинационная репарация и эксцизионная репарация оснований значительно влияют на мутагенную активность цитидиндезаминазы при гетерологичной экспрессии. Полученные результаты подтверждают эффективность разработанной модели и открывают путь к дальнейшему изучению факторов, которые могут изменять активность AID/APOBEC, что крайне важно для развития методов лечения онкологических и инфекционных заболеваний.

   Uncontrolled expression of AID/APOBEC family cytidine deaminases is an important factor in genome destabilization during carcinogenesis. In normal cells, these enzymes deaminate cytosine to uracil in RNA or DNA during mRNA editing, defense against viruses, and immunoglobulin affinity maturation. Misregulation of AID/APOBEC gene expression results in non-specific deamination of genomic DNA and, consequently, increased mutagenesis. Somatic mutations induced by AID/APOBEC can trigger the process of carcinogenesis and contribute to the development of cancer cell resistance to therapy and increased tumor aggressiveness. A convenient approach to studying the mechanisms of AID/APOBEC cytidine deaminase-dependent mutagenesis is using of a heterologous expression system in yeast strains Saccharomyces cerevisiae carrying human cytidine deaminase genes. In this work, we constructed S. cerevisiae strains expressing the human APOBEC3A, APOBEC3B, and AID genes and the PmCDA gene from the sea lamprey Petromyzon marinus as a positive control. Using these strains, we identified specific amino acid substitutions that enhance or attenuate deaminase activity and demonstrated that recombination repair and base excision repair significantly affect the mutagenic activity of cytosine deaminases in the heterologous expression system. Our results confirm the efficiency of the developed model and open the way to study factors that can modify the activity of AID/APOBEC, which is of great importance for finding therapeutic and diagnostic methods for treating cancer and infectious diseases.

мутацииканцерогенездезаминазы AID/APOBECдрожжи Saccharomyces cerevisiaemutationscarcinogenesisAID/APOBEC deaminasesyeast Saccharomyces cerevisiaeРабота выполнена в рамках государственного задания № 125091010192-3The work was carried out according to state assignment No. 125091010192-3ReferencesAlexandrov L..B, Kim J., Haradhvala N.J., et al., The repertoire of mutational signatures in human cancer. Nature, 2020; 578(7793):94-101. doi: 10.1038/s41586-020-1943-3.Alexandrov L..B, Kim J., Haradhvala N.J., et al., The repertoire of mutational signatures in human cancer. Nature, 2020; 578(7793):94-101. doi: 10.1038/s41586-020-1943-3.Stepchenkova E.I., Zadorsky S.P., Shumega A.R., Aksenova A.Y. Practical Approaches for the Yeast Saccharomyces cerevisiae Genome Modification. Int J Mol Sci. 2023; 24(15):11960. doi: 10.3390/ijms241511960.Stepchenkova E.I., Zadorsky S.P., Shumega A.R., Aksenova A.Y. Practical Approaches for the Yeast Saccharomyces cerevisiae Genome Modification. Int J Mol Sci. 2023; 24(15):11960. doi: 10.3390/ijms241511960.Lada A.G., Stepchenkova E.I., Waisertreiger I.S., et al., Genome-wide mutation avalanches induced in diploid yeast cells by a base analog or an APOBEC deaminase. PLoS Genet. 2013; 9(9):e1003736. doi: 10.1371/journal.pgen.1003736.Lada A.G., Stepchenkova E.I., Waisertreiger I.S., et al., Genome-wide mutation avalanches induced in diploid yeast cells by a base analog or an APOBEC deaminase. PLoS Genet. 2013; 9(9):e1003736. doi: 10.1371/journal.pgen.1003736.Zhuk A.S., Shiriaeva A.A., Andreychuk Y.V., et al., Detection of primary dna lesions by transient changes in mating behavior in yeast Saccharomyces cerevisiae using the alpha-test. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24: 12163. doi: 10.3390/ijms241512163Zhuk A.S., Shiriaeva A.A., Andreychuk Y.V., et al., Detection of primary dna lesions by transient changes in mating behavior in yeast Saccharomyces cerevisiae using the alpha-test. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24: 12163. doi: 10.3390/ijms241512163

The authors declare that there are no conflicts of interest present.