РекА
| RecA белок рекомбинации бактериальной ДНК | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | РекА | ||
| Пфам | PF00154 | ||
| Пфам Клан | CL0023 | ||
| ИнтерПро | ИПР013765 | ||
| PROSITE | PDOC00131 | ||
| СКОП2 | 2реб / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
RecA массой 38 килодальтон, — это белок необходимый для восстановления и поддержания ДНК бактерий. [2] Структурные и функциональные гомологи RecA были обнаружены во всех царствах жизни. [3] [4] RecA служит архетипом для этого класса гомологичных белков репарации ДНК . Гомологичный белок называется RAD51 у эукариот и RadA у архей . [5] [6]
RecA выполняет множество функций, все из которых связаны с восстановлением ДНК . В бактериальном SOS-ответе он имеет ко- протеазу. [7] функция в автокаталитическом расщеплении репрессора LexA и репрессора λ . [8]
Функция
[ редактировать ]Гомологичная рекомбинация
[ редактировать ]Белок RecA прочно и в длинных кластерах связывается с оцДНК, образуя нуклеопротеиновую нить. [9] Белок имеет более одного сайта связывания ДНК и, таким образом, может удерживать вместе одноцепочечную и двухцепочечную ДНК. Эта особенность позволяет катализировать ДНК реакцию синапса между двойной спиралью ДНК и комплементарным участком одноцепочечной ДНК. Нить RecA-ssDNA ищет сходство последовательностей вдоль дцДНК. Неупорядоченная петля ДНК в RecA, петля 2, содержит остатки, ответственные за гомологичную рекомбинацию ДНК . [10] У некоторых бактерий посттрансляционная модификация RecA посредством фосфорилирования остатка серина в петле 2 может мешать гомологичной рекомбинации. [11]
Существует несколько предложенных моделей того, как RecA находит комплементарную ДНК. [9] В одной модели, называемой конформационной корректурой , дуплекс ДНК растягивается, что усиливает распознавание комплементарности последовательностей. [12] [13] Реакция инициирует обмен цепями между двумя рекомбинирующими двойными спиралями ДНК. процесс, называемый миграцией ветвей После события синапса в гетеродуплексной области начинается . При миграции ветвей непарный участок одной из одиночных цепей вытесняет парный участок другой одиночной цепи, перемещая точку ветвления без изменения общего количества пар оснований. Однако может произойти спонтанная миграция ветвей, поскольку она обычно протекает одинаково в обоих направлениях, поэтому маловероятно, что рекомбинация будет эффективно завершена. Белок RecA катализирует однонаправленную миграцию ветвей и тем самым позволяет завершить рекомбинацию, образуя участок гетеродуплексной ДНК длиной в тысячи пар оснований.
Поскольку это ДНК-зависимая АТФаза , RecA содержит дополнительный сайт для связывания и гидролиза АТФ . RecA более тесно связывается с ДНК, когда она связана с АТФ, чем когда она связана с АДФ . [14]
В Escherichia coli события гомологичной рекомбинации, опосредованные RecA, могут происходить в период после репликации ДНК , когда сестринские локусы остаются близкими. RecA также может опосредовать спаривание гомологий, гомологичную рекомбинацию и восстановление разрывов ДНК между отдаленными сестринскими локусами, которые разделились на противоположные половины клетки E. coli . [15]
Естественная трансформация
[ редактировать ]Естественная бактериальная трансформация включает перенос ДНК от одной бактерии к другой (обычно того же вида ) и интеграцию донорской ДНК в хромосому-реципиент посредством гомологичной рекомбинации , процесса, опосредованного белком RecA. У некоторых бактерий ген RecA индуцируется в ответ на то, что бактерия становится компетентной — физиологическое состояние, необходимое для трансформации. [16] У Bacillus subtilis длина переносимой ДНК может достигать трети и достигать размеров всей хромосомы . [17] [18]
Клиническое значение
[ редактировать ]RecA был предложен в качестве потенциальной мишени для лечения бактериальных инфекций. [19] Были идентифицированы небольшие молекулы, которые мешают функции RecA. [20] [21] Поскольку многие антибиотики приводят к повреждению ДНК, а все бактерии полагаются на RecA для устранения этого повреждения, ингибиторы RecA можно использовать для усиления токсичности антибиотиков. Ингибиторы RecA могут также задерживать или предотвращать появление устойчивости бактерий к лекарствам. [19]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Чен, З.; Ян, Х.; Павлетич, Н.П. (2008). «Механизм гомологичной рекомбинации структур RecA – оцДНК/дцДНК». Природа . 453 (7194): 489–4. Бибкод : 2008Natur.453..489C . дои : 10.1038/nature06971 . ПМИД 18497818 . S2CID 4416531 .
- ^ Хорий, Т; Огава, Т; Огава, Х. (январь 1980 г.). «Организация гена RecA кишечной палочки » . Труды Национальной академии наук . 77 (1): 313–317. Бибкод : 1980PNAS...77..313H . дои : 10.1073/pnas.77.1.313 . ПМК 348260 . ПМИД 6244554 .
- ^ Линь, Чжэньго; Конг, Хунчжи; Нэй, Масатоши; Ма, Хонг (5 июля 2006 г.). «Происхождение и эволюция семейства генов RecA / RAD51: доказательства древней дупликации генов и эндосимбиотического переноса генов». Труды Национальной академии наук . 103 (27): 10328–10333. дои : 10.1073/pnas.0604232103 .
- ^ Брендель, Волкер; Броккьери, Лучано; Сэндлер, Стивен Дж.; Кларк, Элвин Дж.; Карлин, Сэмюэл (май 1997 г.). «Эволюционное сравнение RecA-подобных белков во всех основных царствах живых организмов». Журнал молекулярной эволюции . 44 (5): 528–541. дои : 10.1007/pl00006177 .
- ^ Шинохара, Акира; Огава, Хидеюки; Огава, Томоко (1992). «Белок Rad51, участвующий в репарации и рекомбинации у S. cerevisiae, представляет собой RecA-подобный белок». Клетка . 69 (3): 457–470. дои : 10.1016/0092-8674(92)90447-к . ПМИД 1581961 . S2CID 35937283 .
- ^ Зейтц, Эрика М.; Брокман, Джоэл П.; Сэндлер, Стивен Дж.; Кларк, А. Джон; Ковальчиковски, Стивен С. (1 мая 1998 г.). «Белок RadA представляет собой архейный гомолог белка RecA, который катализирует обмен цепей ДНК» . Гены и развитие . 12 (9): 1248–1253. дои : 10.1101/gad.12.9.1248 . ISSN 0890-9369 . ПМК 316774 . ПМИД 9573041 .
- ^ Хории, Тошихиро; Огава, Томоко; Накатани, Томоюки; Хасэ, Тошихару; Мацубара, Хироши; Огава, Хидеюки (декабрь 1981 г.). «Регуляция SOS-функций: очистка белка LexA E. coli и определение его специфического сайта, расщепляемого белком RecA». Клетка . 27 (3): 515–522. дои : 10.1016/0092-8674(81)90393-7 . ПМИД 6101204 . S2CID 45482725 .
- ^ Литтл, JW (март 1984 г.). «Самопереваривание lexA и фаговых лямбда-репрессоров» . Труды Национальной академии наук . 81 (5): 1375–1379. Бибкод : 1984PNAS...81.1375L . дои : 10.1073/pnas.81.5.1375 . ПМЦ 344836 . ПМИД 6231641 .
- ^ Jump up to: а б Хенкин, Тина М.; Питерс, Джозеф Э.; Снайдер, Ларри; Чампнесс, Венди (2020). Молекулярная генетика бактерий Снайдера и Чампнесса (Пятое изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. стр. 368–371. ISBN 9781555819750 .
- ^ Марабеф, Фабрис; Волошин Олег; Камерини-Отеро, Р. Дэниел; Такахаси, Масаюки (декабрь 1995 г.). «Центральный ароматический остаток в петле L2 RecA взаимодействует с ДНК» . Журнал биологической химии . 270 (52): 30927–30932. дои : 10.1074/jbc.270.52.30927 . ПМИД 8537348 .
- ^ Випперман, Мэтью Ф.; Хитон, Брук Э.; Наутиял, Астха; Адефисайо, Ойиндамола; Эванс, Генри; Гупта, Рича; ван Дитмарш, Дэйв; Сони, Раджеш; Хендриксон, Рон; Джонсон, Джефф; Кроган, Неван; Гликман, Майкл С. (октябрь 2018 г.). «Мукобактериальный мутагенез и устойчивость к лекарствам контролируются посредством фосфорилирования и кардиолипина-опосредованного ингибирования копротеазы RecA» . Молекулярная клетка . 72 (1): 152–161.e7. дои : 10.1016/j.molcel.2018.07.037 . ПМК 6389330 . ПМИД 30174294 .
- ^ Савир, Йонатан; Тлусти, Цви (ноябрь 2010 г.). «Поиск гомологии, опосредованный RecA, как почти оптимальная система обнаружения сигналов» . Молекулярная клетка . 40 (3): 388–396. arXiv : 1011.4382 . doi : 10.1016/j.molcel.2010.10.020 . ПМИД 21070965 . S2CID 1682936 .
- ^ Де Вламинк, Ивейн; ван Лёнхаут, Марджин Т.Дж.; Цвайфель, Людовит; ден Бланкен, Йохан; Хунинг, Коэн; Хейдж, Сюзанна; Керссемакерс, Джейкоб; Деккер, Сис (июнь 2012 г.). «Механизм распознавания гомологии при рекомбинации ДНК в экспериментах с двумя молекулами» . Молекулярная клетка . 46 (5): 616–624. doi : 10.1016/j.molcel.2012.03.029 . ПМИД 22560720 .
- ^ Рейтц, Дьедре; Чан, Юэнь-Линг; Бишоп, Дуглас К. (декабрь 2021 г.). «Как функция обменного белка выигрывает от гидролиза АТФ». Текущее мнение в области генетики и развития . 71 : 120–128. дои : 10.1016/j.где.2021.06.016 .
- ^ Лестерлин, Кристиан; Болл, Грэм; Шермелле, Лотар; Шерратт, Дэвид Дж. (13 февраля 2014 г.). «Пучки RecA опосредуют гомологическое спаривание между отдаленными сестрами во время восстановления разрыва ДНК» . Природа . 506 (7487): 249–253. Бибкод : 2014Natur.506..249L . дои : 10.1038/nature12868 . ПМЦ 3925069 . ПМИД 24362571 .
- ^ Хенкин, Тина М.; Питерс, Джозеф Э.; Снайдер, Ларри; Чампнесс, Венди (2020). Молекулярная генетика бактерий Снайдера и Чампнесса (Пятое изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. п. 259. ИСБН 9781555819750 .
- ^ Акамацу, Такаши; Тагучи, Хисатака (январь 2001 г.). «Включение всей хромосомной ДНК в лизаты протопластов в компетентные клетки Bacillus subtilis» . Бионауки, биотехнологии и биохимия . 65 (4): 823–829. дои : 10.1271/bbb.65.823 . ПМИД 11388459 . S2CID 30118947 .
- ^ Сайто, Юкико; Тагучи, Хисатака; Акамацу, Такаши (март 2006 г.). «Судьба трансформации бактериального генома после включения в компетентные клетки Bacillus subtilis: непрерывная длина включенной ДНК». Журнал бионауки и биоинженерии . 101 (3): 257–262. дои : 10.1263/jbb.101.257 . ПМИД 16716928 .
- ^ Jump up to: а б Кулиба, Мэтью Дж.; Мо, Чарли Ю.; Кохли, Рахул М. (16 июня 2015 г.). «Цели борьбы с развитием приобретенной устойчивости к антибиотикам» . Биохимия . 54 (23): 3573–3582. doi : 10.1021/acs.biochem.5b00109 . ПМЦ 4471857 .
- ^ Меррих, Хура; Кохли, Рахул М. (октябрь 2020 г.). «Нацеленная эволюция на подавление устойчивости к антибиотикам» . Журнал ФЭБС . 287 (20): 4341–4353. дои : 10.1111/февраль 15370 . ISSN 1742-464X . ПМК 7578009 .
- ^ Вигл, Тим Дж.; Синглтон, Скотт Ф. (июнь 2007 г.). «Направленный молекулярный скрининг ингибиторов RecA-АТФазы» . Письма по биоорганической и медицинской химии . 17 (12): 3249–3253. дои : 10.1016/j.bmcl.2007.04.013 . ЧВК 1933586 . ПМИД 17499507 .
