Эндодезоксирибонуклеаза с перекрестным переходом - Crossover junction endodeoxyribonuclease

Эндодезоксирибонуклеаза с перекрестным переходом
Идентификаторы
Номер ЕС3.1.22.4
Количество CAS99676-43-4
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum

Эндодезоксирибонуклеаза с перекрестным переходом, также известный как Резольваза холлидей-джанкшн, Эндонуклеаза холлидей-соединения, Эндонуклеаза, расщепляющая соединения Холлидея, Эндорибонуклеаза, разрешающая соединения Холлидея, эндорибонуклеаза перекрестного соединения, и крестообразно-режущая эндонуклеаза, является фермент участвует в Ремонт ДНК и гомологичная рекомбинация. В частности, он выполняет эндонуклеолитическое расщепление, которое приводит к одноцепочечному кроссоверу между двумя гомологичными молекулами ДНК в точке Холлидей Джанкшн для производства продуктов рекомбинантной ДНК для хромосомной сегрегации. Этот процесс известен как разрешение узлов Холлидея.

Биологическая функция

В Холлидей Джанкшн это структура, которая формируется во время генетическая рекомбинация, и связывает два двухцепочечных ДНК молекулы с одноцепочечным кроссовером, образующиеся при митотический и мейотический рекомбинация.[1] Эндодезоксирибонуклеазы перекрестного соединения катализируют разрешение соединения Холидея, которое представляет собой образование отдельных рекомбинантных молекул ДНК и хромосомное разделение после события кроссовера на стыке Холлидея.[2] Эндодезоксирибонуклеазы перекрестного соединения с функцией разрешения соединения Холлидея были идентифицированы во всех трех областях жизни: бактерии, археи, и эукария. RuvC у бактерий, CCE1 в Saccharomyces cerevisiae,[1] и GEN1 в людях [3] все представляют собой эндодезоксирибонуклеазы перекрестного соединения, которые выполняют разрешение соединения Холлидея. Разрешение соединения Холлидея, катализируемое эндодезоксирибонуклеазой перекрестного соединения, показано на рисунке ниже.

Разрешение соединения Холлидея, катализируемое эндодезоксирибонуклеазой перекрестного соединения. Слева: во-первых, четыре нити ДНК (две черные и две белые) объединяются, образуя две двухцепочечные молекулы ДНК на стыке Холлидея. В центре: Далее, субстрат формирует комплекс с комплексом эндодезоксирибонуклеазы перекрестного соединения для разрешения соединения Холлидея. Справа: наконец, завершение разрешения соединения Холлидея приводит к получению рекомбинантной ДНК. Диаграмма, созданная на основе Wyatt et. al.[4]

Эндодезоксирибонуклеазы перекрестного соединения также играют ключевую роль в Ремонт ДНК. В течение рост клеток и мейоз, Часто возникают двухцепочечные разрывы ДНК (DSB), которые обычно восстанавливаются путем гомологичной рекомбинации.[5] Поскольку эндодезоксирибонуклеазы перекрестного соединения выполняют разрешение узлов Холлидея, критический этап гомологичной рекомбинации, они, следовательно, участвуют в репарации DSB.

Структура

Кишечная палочка RuvC, эндодезоксирибонуклеаза перекрестного соединения, представляет собой небольшой белок около 20 кДа, а его активная форма представляет собой димер это требует и связывает магний ion [1]. RuvC - это трехслойный альфа-бета-сэндвич с бета-лист между 5 альфа-спирали[6]. Фермент содержит два связывающих канала, которые контактируют с остовами соединения Холлидея более семи нуклеотиды.[7] Фермент резольвазы Холлидея также был обнаружен у архей в Pyrococcus furiosus клетки - он кодируется геном hjc и состоит из 123 аминокислот [8].

Фигура Термус термофильный RuvC в комплексе с перекрестком Холлидей показан ниже.

Эндодезоксирибонуклеаза перекрестного соединения архей в комплексе с ДНК Холлидея. Создано с помощью 4LD0.pdb.[6]

Механизм

Эти ферменты очень селективны по отношению к разветвленной ДНК, хотя индуцированный припадок происходит при образовании комплекса фермент-субстрат (резольваза-соединение Холлодея).[9] Многое остается неизвестным о точном механизме действия, но известно, что бактерии, бактериофаги и археи катализируют разрешение сочленения Холлидея, вводя симметричные щели поперек сочленения Холлидея [10]. Анализ перекрестных соединений эндодезоксирибонуклеаз из бактериофагов (эндонуклеаза Т7 I), бактерий (RuvC), грибы (GEN1) и человек (hMus81-Eme1) показали, что ферменты функционируют в виде димеров,[11] и часть реакции разделения происходит в частично диссоциированном промежуточном продукте фермент-субстрат.[12]

Актуальность для человека

После 20-летнего поиска в 2008 году человеческая эндодезоксирибонуклеаза перекрестного соединения, GEN1, был наконец идентифицирован [13]. GEN1 выполняет аналогичные функции и действует по аналогичным механизмам, как ранее изученная эндодезоксирибонуклеаза перекрестного соединения у бактерий, архей и других эукариот.[13] Считается, что фермент играет роль в Синдром Блума. Было высказано предположение, что синдром Блума включает индукцию DSB через неидентифицированную резольвазу соединения Холлидея.[14] Также было показано, что сверхэкспрессия функции резольвазы Холлидея коррелирует с избыточной экспрессией RAD51. раки.[15]

Рекомендации

  1. ^ а б Ивасаки Х, Такахаги М, Сиба Т, Наката А, Синагава Х (декабрь 1991 г.). «Белок RuvC Escherichia coli представляет собой эндонуклеазу, которая разрешает структуру Холлидея». Журнал EMBO. 10 (13): 4381–9. Дои:10.1002 / j.1460-2075.1991.tb05016.x. ЧВК  453191. PMID  1661673.
  2. ^ Каньяс С., Сузуки Ю., Маркизон С., Карраско Б., Фрейре-Бенитес В., Такеясу К., Алонсо Дж. К., Айора С. (июнь 2014 г.). «Взаимодействие транслоказ миграции ветвей с ферментом, разрешающим соединение Холлидея, и их значение в разрешении соединения Холлидея». Журнал биологической химии. 289 (25): 17634–46. Дои:10.1074 / jbc.M114.552794. ЧВК  4067198. PMID  24770420.
  3. ^ ИП СК, Расс Ю., Бланко М.Г., Флинн Х.Р., Скехел Дж.М., Западный СК (ноябрь 2008 г.). «Идентификация резольваз Холлидея от человека и дрожжей». Природа. 456 (7220): 357–61. Bibcode:2008Натура.456..357I. Дои:10.1038 / природа07470. PMID  19020614.
  4. ^ Wyatt HD, West SC (сентябрь 2014 г.). "Холлидейские развязки". Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 6 (9): a023192. Дои:10.1101 / cshperspect.a023192. ЧВК  4142969. PMID  25183833.
  5. ^ Agmon N, Yovel M, Harari Y, Liefshitz B, Kupiec M (сентябрь 2011 г.). «Роль резольваз соединения Холлидея в восстановлении спонтанных и индуцированных повреждений ДНК». Исследования нуклеиновых кислот. 39 (16): 7009–19. Дои:10.1093 / nar / gkr277. ЧВК  3167605. PMID  21609961.
  6. ^ а б Górecka KM, Komorowska W, Nowotny M (ноябрь 2013 г.). «Кристаллическая структура резольвазы RuvC в комплексе с субстратом соединения Холлидея». Исследования нуклеиновых кислот. 41 (21): 9945–55. Дои:10.1093 / nar / gkt769. ЧВК  3834835. PMID  23980027.
  7. ^ Лилли DM (апрель 2017 г.). "Ферменты, разрешающие соединения Холлидея - структуры и механизмы" (PDF). Письма FEBS. 591 (8): 1073–1082. Дои:10.1002/1873-3468.12529. PMID  27990631.
  8. ^ Комори К., Сакаэ С., Синагава Х., Морикава К., Ишино Ю. (август 1999 г.). «Резольваза Холлидея из Pyrococcus furiosus: функциональное сходство с Escherichia coli RuvC свидетельствует о консервативном механизме гомологичной рекомбинации у бактерий, эукарий и архей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 96 (16): 8873–8. Bibcode:1999PNAS ... 96.8873K. Дои:10.1073 / пнас.96.16.8873. ЧВК  17700. PMID  10430863.
  9. ^ Расс Ю., Комптон С.А., Матос Дж., Синглтон М.Р., ИП СК, Бланко М.Г., Гриффит Д.Д., Западный СК (июль 2010 г.). «Механизм разрешения соединения Холлидея человеческим белком GEN1». Гены и развитие. 24 (14): 1559–69. Дои:10.1101 / gad.585310. ЧВК  2904945. PMID  20634321.
  10. ^ Хадден Дж.М., Деклайс А.С., Карр С.Б., Лилли Д.М., Филипс ЮВ (октябрь 2007 г.). «Структурная основа разрешения соединения Холлидея эндонуклеазой I Т7». Природа. 449 (7162): 621–4. Bibcode:2007Натура.449..621H. Дои:10.1038 / природа06158. PMID  17873858.
  11. ^ Шах Пунатар Р., Мартин М.Дж., Вятт HD, Чан Ю.В., Западная Южная Каролина (январь 2017 г.). «Разрешение промежуточных продуктов рекомбинации одиночных и двойных соединений Холлидея с помощью GEN1». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 114 (3): 443–450. Дои:10.1073 / pnas.1619790114. ЧВК  5255610. PMID  28049850.
  12. ^ Zhou R, Yang O, Déclais AC, Jin H, Gwon GH, Freeman AD, Cho Y, Lilley DM, Ha T (март 2019 г.). «Ферменты, разрешающие соединения, используют многовалентность, чтобы поддерживать динамику соединения Холлидея». Природа Химическая Биология. 15 (3): 269–275. Дои:10.1038 / s41589-018-0209-y. ЧВК  6377835. PMID  30664685.
  13. ^ а б Западный СК (июнь 2009 г.). "Поиски человеческой резольвазы Холлидей". Сделки Биохимического Общества. 37 (Pt 3): 519–26. Дои:10.1042 / BST0370519. ЧВК  4120095. PMID  19442245.
  14. ^ Кароу Дж. К., Константину А., Ли Дж. Л., Вест СК, Хиксон, ИД (июнь 2000 г.). «Продукт гена синдрома Блума способствует миграции ветвей холлидейских соединений». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 97 (12): 6504–8. Bibcode:2000PNAS ... 97.6504K. Дои:10.1073 / pnas.100448097. ЧВК  18638. PMID  10823897.
  15. ^ Xia J, Chen LT, Mei Q, Ma CH, Halliday JA, Lin HY, Magnan D, Pribis JP, Fitzgerald DM, Hamilton HM, Richters M, Nehring RB, Shen X, Li L, Bates D, Hastings PJ, Herman C , Джаярам М., Розенберг С.М. (ноябрь 2016 г.). «Ловушка соединения Холлидея показывает, как клетки используют рекомбинацию и защитную роль соединения RecQ-геликазы». Достижения науки. 2 (11): e1601605. Bibcode:2016SciA .... 2E1605X. Дои:10.1126 / sciadv.1601605. ЧВК  5222578. PMID  28090586.

внешняя ссылка