เอนโดนิวคลีเอสชนิดอะพิวรินิก/อะไพริมิดินิก ( AP ) เป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับ กระบวนการ ซ่อมแซมดีเอ็นเอ แบบตัดฐาน (BER) บทบาทหลักของมันในการซ่อมแซมนิวคลีโอ ไทด์ที่เสียหายหรือจับคู่ผิดพลาดในดีเอ็นเอ คือการสร้างรอยบากใน โครงสร้าง ฟอสโฟไดเอสเทอร์ของตำแหน่ง APที่เกิดขึ้นเมื่อดีเอ็นเอไกลโคซิเลสกำจัดฐานที่เสียหายออกไป

เอนโดนิวคลีเอส AP แบ่งออกเป็นสี่ประเภทตามกลไกและตำแหน่งการตัด เอนโดนิวคลีเอส AP ประเภทที่ 1 ( EC 4.2.99.18 ) ตัดที่ตำแหน่ง 3′ ของไซต์ AP ด้วยกลไก β-lyase ทำให้เกิดอัลดีไฮด์ไม่อิ่มตัวที่เรียกว่า 3′-(4-ไฮดรอกซี-5-ฟอสโฟ-2-เพนทีนอล) และ 5′-ฟอสเฟต เอนโดนิวคลีเอส AP ประเภทที่ 2 ตัด DNA ที่ตำแหน่ง 5′ ของไซต์ AP ด้วยกลไกไฮโดรไลซิส ทำให้เกิด 3′-ไฮดรอกซิลและ 5′-ดีออกซีไรโบสฟอสเฟต^{[ 2 ]}เอนโดนิวคลีเอส AP ประเภทที่ 3 และประเภทที่ 4 ก็ตัด DNA ที่กลุ่มฟอสเฟตที่ตำแหน่ง 3′ และ 5′ ของไซต์ที่ไม่มีเบสเช่นกัน แต่จะสร้าง 3′-ฟอสเฟตและ 5′-OH ขึ้นมา^{[ 3 ]}

มนุษย์มีเอนโดนิวคลีเอส AP สองชนิด คือAPE1และAPE2 APE1 แสดงกิจกรรมเอนโดนิวคลีเอส AP ที่แข็งแกร่ง ซึ่งคิดเป็น >95% ของกิจกรรมเซลล์ทั้งหมด และ APE1 ถือเป็นเอนโดนิวคลีเอส AP หลักในเซลล์มนุษย์^{[ 4 ]} เอนโดนิวคลีเอส AP ของมนุษย์ (APE1) เช่นเดียวกับเอนโดนิวคลีเอส AP ส่วนใหญ่ จัดอยู่ในคลาส II และต้องการ Mg ²⁺ในบริเวณออกฤทธิ์เพื่อทำหน้าที่ในการซ่อมแซมเบสที่ถูกตัดออก โฮโมล็อกของเอนไซม์นี้ในยีสต์คือ APN1 ^{[ 5 ]}

เอนโดนิวคลีเอส AP 2 ของมนุษย์ (APE2) เช่นเดียวกับเอนโดนิวคลีเอส AP ส่วนใหญ่ จัดอยู่ในคลาส II กิจกรรมเอ็กโซนิวคลีเอสของ APE2 ขึ้นอยู่กับไอออนโลหะอย่างมาก อย่างไรก็ตาม APE2 มีกิจกรรมมากกว่า 5 เท่าเมื่อมีแมงกานีสมากกว่าเมื่อมีแมกนีเซียมไอออน^{[ 4 ]} โดเมนที่อนุรักษ์ไว้ซึ่งเกี่ยวข้องกับกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาตั้งอยู่ที่ส่วนปลาย N ของทั้ง APE1 และ APE2 นอกจากนี้ โปรตีน APE2 ยังมีส่วนขยายปลาย C ซึ่งไม่มีอยู่ใน APE1 แต่สามารถพบได้ในโฮโมล็อกของ APE2 ของมนุษย์ เช่น โปรตีน APN2 ของS. cerevisiaeและS. pombe ^{[ 4 ]}

APE1 ประกอบด้วย กรด อะมิโน หลายชนิด ที่ช่วยให้มันสามารถทำปฏิกิริยากับตำแหน่ง AP ได้อย่างจำเพาะเจาะจง กรดอะมิโน 3 ตัวใน APE1 ( Arg 73, Ala 74 และLys 78) สัมผัสกับหมู่ฟอสเฟตของ DNA สามหมู่ที่อยู่ติดกันบนสาย DNA ฝั่งตรงข้ามกับสายที่มีตำแหน่ง AP ในขณะที่Tyr 128 และGly 127 ทอดตัวและขยายร่องเล็ก (minor groove) ยึด DNA ไว้สำหรับการโค้งงออย่างรุนแรงที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างกรดอะมิโนประจุบวกที่พบในลูปสี่ลูปและเกลียวอัลฟา หนึ่ง เกลียว กับหมู่ฟอสเฟตประจุลบที่พบในโครงสร้างฟอสโฟไดเอสเทอร์ของ DNA

การบิดงออย่างรุนแรงนี้ทำให้ส่วนที่ไม่มีเบสของ DNA ถูกผลักเข้าไปในบริเวณออกฤทธิ์ ของ APE1 บริเวณออกฤทธิ์นี้ถูกล้อมรอบด้วยPhe 266, Trp 280 และLeu 282 ซึ่งเรียงตัวกันอย่างแน่นหนากับ ด้าน ที่ไม่ชอบน้ำของบริเวณ AP โดยจะคัดกรองบริเวณที่มีเบสออกไป จากนั้นตำแหน่ง AP จะถูกทำให้เสถียรยิ่งขึ้นด้วยพันธะไฮโดรเจนของกลุ่มฟอสเฟต 5´ ไปยังตำแหน่ง AP กับAsn 174, Asn212, His 309 และไอออน Mg ²⁺ในขณะที่เบสคู่ของมันจะถูกทำให้เสถียรด้วยพันธะไฮโดรเจนกับMet 270 กลุ่มฟอสเฟต 3' ไปยังตำแหน่ง AP จะถูกทำให้เสถียรด้วยพันธะไฮโดรเจนกับArg 177 ในขณะเดียวกันAsp 210 ในตำแหน่งที่ออกฤทธิ์ ซึ่งมีปฏิกิริยามากขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของ pK _a (หรือลอการิทึมลบของค่าคงที่การแตกตัวของกรด ) ที่เกิดจากการทำให้เสถียรด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่าง Asn68 และ Asn212 จะกระตุ้นนิวคลีโอไฟล์ที่โจมตีและแยกโครงสร้างฟอสโฟไดเอสเทอร์ และอาจส่งผลให้กิจกรรม APE1 สูงสุดที่สังเกตได้ที่pH 7.5 ^{[ 1 ]}

เอนไซม์ APE1 สร้างรอยบากในโครงสร้างฟอสโฟไดเอสเทอร์ที่ตำแหน่งอะเบสิก (ไม่มีเบส)ผ่านกลไกการแทนที่อะซิลอย่างง่าย ขั้นแรก หมู่ Asp210 ในบริเวณออกฤทธิ์จะดึงโปรตอนออกจากโมเลกุลน้ำ ซึ่งจากนั้นสามารถทำการโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกต่อหมู่ฟอสเฟตที่อยู่ 5´ ของตำแหน่ง AP ต่อไป อิเล็กตรอนจากอะตอมออกซิเจนตัวหนึ่งในหมู่ฟอสเฟตจะเคลื่อนลงมา ผลักอะตอมออกซิเจนอีกตัวหนึ่งออกไป ทำให้เกิดหมู่ฟอสเฟต 5´ อิสระที่ตำแหน่ง AP และ 3´-OH อิสระบนนิวคลีโอไทด์ปกติ ซึ่งทั้งสองอย่างจะถูกทำให้เสถียรโดยไอออน Mg ^{2+ [ 1 ]}

สารยับยั้ง APE1 ที่รู้จักกัน ได้แก่ 7-ไนโตรอินโดล-2-คาร์บอกซิลิกแอซิด (NCA) และลูแคนโทน [ ^{6 ] โครงสร้าง}ทั้งสองนี้มีวงแหวนที่ติดอยู่กับโซ่สั้น ซึ่งดูคล้ายกับวงแหวนน้ำตาลดีออกซีไรโบสที่ไม่มีเบสติดอยู่และพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ใน DNA นอกจากนี้ ทั้งสองยังมีตัวรับพันธะไฮโดรเจนจำนวนมากซึ่งอาจโต้ตอบกับตัวให้พันธะไฮโดรเจนในบริเวณออกฤทธิ์ของ APE1 ทำให้สารยับยั้งเหล่านี้ติดอยู่ในบริเวณออกฤทธิ์และป้องกันไม่ให้เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ

เนื่องจาก APE1 ทำหน้าที่สำคัญในกระบวนการซ่อมแซม DNA แบบตัดฐาน จึงกลายเป็นเป้าหมายของนักวิจัยที่กำลังมองหาวิธีการป้องกันไม่ให้เซลล์มะเร็งรอดชีวิตจากการทำเคมีบำบัด ไม่เพียงแต่ APE1 จะจำเป็นในการสร้างรอยแตกในโครงสร้าง DNA เพื่อให้เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ BER สามารถจดจำตำแหน่ง AP ได้เท่านั้น แต่ยังมีฟังก์ชันรีดอกซ์ที่ช่วยกระตุ้นเอนไซม์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซม DNA ด้วย ดังนั้น การลดระดับ APE1 อาจนำไปสู่ความไวของเซลล์มะเร็ง ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เซลล์มะเร็งคงอยู่ต่อไปหลังจากการทำเคมีบำบัด^{[ 7 ]}

APE2 มีกิจกรรม AP endonuclease ที่อ่อนกว่า APE1 มาก แต่กิจกรรม 3'-5' exonuclease ของมันแข็งแกร่งเมื่อเทียบกับ APE1 ^{[ 8 ]}และมีกิจกรรม 3'-phosphodiesterase ที่ค่อนข้างแข็งแกร่ง^{[ 4 ]}

กิจกรรมเอ็กโซนิวคลีเอส 3' –5' ของ APE2 มีความสามารถในการไฮโดรไลซ์ DNA แบบคู่ปลายทู่ DNA แบบคู่บางส่วนที่มีปลาย 3' ที่เว้า หรือ DNA แบบเฮเทอโรดูเพล็กซ์ที่มีช่องว่างนิวคลีโอไทด์เดี่ยว กิจกรรมฟอสโฟไดเอสเตอเรส 3' ของ APE2 สามารถกำจัดปลาย 3' ที่ดัดแปลง เช่น ฟอสโฟไกลโคเลต 3' รวมถึงนิวคลีโอไทด์ที่ไม่ตรงกันจากปลายไพรเมอร์ 3' ของ DNA ได้^{[ 4 ]}

APE2 มีความจำเป็นต่อการตอบสนองต่อความเสียหายของ DNA โดย ATR-Chk1 ภายหลังภาวะเครียดจากออกซิเดชัน

• คำจำกัดความพื้นฐานของ AP endonuclease เก็บถาวรเมื่อ 2010-06-20 ที่Wayback Machine
• เอนโดนิวคลีเอส AP ตระกูลที่ 1ในPROSITE
• เอนโดนิวคลีเอส AP ตระกูล 2ในPROSITE
• การประยุกต์ใช้ในการซ่อมแซมฐานรอยต่อยาวโดยการตัดออก (Long Patch Base Excision Repair) เก็บถาวรเมื่อ 2007-09-29 ที่Wayback Machine
• การทำให้บริสุทธิ์และลักษณะเฉพาะของเอนโดนิวคลีเอสอะพิวรินิก/อะไพริมิดินิกจากเซลล์ HeLa เก็บถาวรเมื่อ 2007-09-29 ที่Wayback Machine