2012年12月2日，中國科學院生物物理研究所梁棟材院士研究組在最新一期 Nucleic Acids Research 上發(fā)表了題為 RecOR complex including RecR N-N dimer and RecO monomer displays a high affinity for ssDNA 的研究成果,。
RecFOR是原核生物中重要的DNA損傷修復系統(tǒng)之一,。盡管人們對Rec FOR蛋白做了大量的功能和結(jié)構(gòu)研究，然而對于RecFOR同源重組修復機制還知之甚少。在已經(jīng)報導的晶體結(jié)構(gòu)中，RecR 形成一個donut-like dimer-of-dimers 四體環(huán)狀結(jié)構(gòu)是RecR結(jié)合DNA的功能單位，它參與RecF,、RecO與dsDNA 相互結(jié)合的模塊化作用過程。
在這篇文章中,，我們發(fā)現(xiàn)來源于Thermus tengcongenesis RecR (TTERecR)在溶液中是以穩(wěn)定的二體狀態(tài)存在,。通過構(gòu)建N端和C端的一系列截斷體，我們確定了RecR的二體結(jié)合面是由N-N端相互作用形成,。引起我們興趣的是,，當截去N端16個殘基時，RecR16-196在溶液與wild RecR一樣是以二體狀態(tài)存在的,，但是它卻不能與RecO形成復合物,。我們進一步確定了RecR全長和RecR16-196的晶體結(jié)構(gòu)。全長RecR形成了與同源蛋白相似的四聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu),，而截斷體RecR16-196的分子間堆積形式是一個二體,。這個二體產(chǎn)生于N端的 HhH 結(jié)構(gòu)域和N-to-N 相互作用區(qū)的重排,，導致形成晶體學四體的C-C 端swap結(jié)構(gòu)域在新的布拉維格子中由于分子內(nèi)的相互作用也發(fā)生重排，從而失去了相互作用,。這對于探究Rec FOR分子間的裝配組合是一個重要發(fā)現(xiàn),。
此外，盡管DNA結(jié)合蛋白的環(huán)狀結(jié)構(gòu)非常吸引人,，但是RecR的晶體學四體在DNA binding 重組中卻沒有意義,。RecR只有和RecO形成復合物后才能與線性DNA結(jié)合。進一步研究發(fā)現(xiàn),，RecOR復合物是由兩個RecR分子和一個RecO分子組成,，這個異源三聚體對線性ssDNA的親和能力是它對dsDNA的數(shù)百倍。這些結(jié)果表明RecFOR在雙鏈DNA損傷修復中對促進SSA（Single strand annealing)過程非常重要,。
該項工作得到科技部973計劃,、國家自然科學基金委員會和中國科學院的資助。（生物谷Bioon.com）
doi: 10.1093/nar/gks889
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RecOR complex including RecR N-N dimer and RecO monomer displays a high affinity for ssDNA
Tang Q, Gao P, Liu YP, Gao A, An XM, Liu S, Yan XX, Liang DC.
RecR is an important recombination mediator protein in the RecFOR pathway. RecR together with RecO and RecF facilitates RecA nucleoprotein filament formation and homologous pairing. Structural and biochemical studies of Thermoanaerobacter tengcongensis RecR (TTERecR) and its series mutants revealed that TTERecR uses the N-N dimer as a basic functional unit to interact with TTERecO monomer. Two TTERecR N-N dimers form a ring-shaped tetramer via an interaction between their C-terminal regions. The tetramer is a result of crystallization only. Hydrophobic interactions between the entire helix-hairpin-helix domains within the N-terminal regions of two TTERecR monomers are necessary for formation of a RecR functional N-N dimer. The TTERecR N-N dimer conformation also affects formation of a hydrophobic patch, which creates a binding site for TTERecO in the TTERecR Toprim domain. In addition, we demonstrate that TTERecR does not bind single-stranded DNA (ssDNA) and binds double-stranded DNA very weakly, whereas TTERecOR complex can stably bind DNA, with a higher affinity for ssDNA than double-stranded DNA. Based on these results, we propose an interaction model for the RecOR:ssDNA complex.
