кроссоверный переход эндодезоксирибонуклеаза
кроссоверный переход эндодезоксирибонуклеаза
Идентификаторы
Номер ЕС3.1.22.4
Номер CAS99676-43-4
Базы данных
ИнтЭнзIntEnz вид
БРЕНДАзапись BRENDA
ExPASyNiceZyme вид
КЕГГзапись KEGG
МетаЦикметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDBRCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
Семейство белков
Холлидей Джанкшен Резолвас
Идентификаторы
СимволPDDEXK
Клан ПФАМCL0236
ЭКОД2008.1.1

Эндозоксирибонуклеаза перекрестного соединения , также известная как резольваза соединения Холлидея , эндонуклеаза соединения Холлидея , эндонуклеаза, расщепляющая соединение Холлидея , эндорибонуклеаза , разрешающая соединение Холлидея , эндорибонуклеаза перекрестного соединения и крестообразно-режущая эндонуклеаза , является ферментом, участвующим в репарации ДНК и гомологичной рекомбинации . В частности, она выполняет эндонуклеолитическое расщепление, которое приводит к одноцепочечному кроссинговеру между двумя гомологичными молекулами ДНК в соединении Холлидея для получения рекомбинантных продуктов ДНК для хромосомной сегрегации. Этот процесс известен как разрешение соединения Холлидея.

Биологическая функция

Соединение Холлидея представляет собой структуру, которая образуется во время генетической рекомбинации и связывает две двухцепочечные молекулы ДНК с одноцепочечным кроссовером, который образуется во время митотической и мейотической рекомбинации. [1] Эндозоксирибонуклеазы кроссоверного соединения катализируют разрешение соединения Холлидея, которое представляет собой образование отдельных рекомбинантных молекул ДНК и разделение хромосом после события кроссинговера в соединении Холлидея. [2] Эндозоксирибонуклеазы кроссоверного соединения с функцией разрешения соединения Холлидея были выявлены во всех трех доменах жизни - бактериях , археях и эукариотах . RuvC у бактерий, CCE1 у Saccharomyces cerevisiae [1] и GEN1 у людей [3] - все это эндодезоксирибонуклеазы кроссоверного соединения, которые выполняют разрешение соединения Холлидея. Разрешение соединения Холлидея, катализируемое эндодезоксирибонуклеазой кроссоверного соединения, показано на рисунке ниже.

Разрешение перехода Холлидея, катализируемое эндодезоксирибонуклеазой кроссоверного перехода. Слева: Сначала четыре нити ДНК (две черные и две белые) объединяются, образуя две двухцепочечные молекулы ДНК в переходе Холлидея. В центре: Затем субстрат образует комплекс с комплексом эндодезоксирибонуклеазы кроссоверного перехода для разрешения перехода Холлидея. Справа: Наконец, завершение разрешения перехода Холлидея приводит к рекомбинантной ДНК. Диаграмма создана на основе работы Уайетта и др. [4]

Эндозоксирибонуклеазы кроссоверного соединения также играют ключевую роль в восстановлении ДНК . Во время роста клеток и мейоза часто происходят двухцепочечные разрывы ДНК (DSB), которые обычно восстанавливаются путем гомологичной рекомбинации. [5] Поскольку эндодезоксирибонуклеазы кроссоверного соединения выполняют разрешение соединения Холлидея, важный этап гомологичной рекомбинации, они, следовательно, участвуют в восстановлении DSB.

Структура

E. coli RuvC , эндодезоксирибонуклеаза кроссоверного соединения, представляет собой небольшой белок массой около 20 кДа, а его активная форма представляет собой димер , который требует и связывает ион магния [1]. RuvC представляет собой 3-слойный альфа-бета-сэндвич с бета-слоем между 5 альфа-спиралями [6] . Фермент содержит два канала связывания, которые контактируют с остовами соединения Холлидея через семь нуклеотидов . [7] Фермент резольваза соединения Холлидея также был идентифицирован у архей в клетках Pyrococcus furiosus - он кодируется геном, называемым hjc, и состоит из 123 аминокислот [8] .

Ниже показано изображение Thermus thermophilus RuvC в комплексе с соединением Холлидея.

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

Механизм

Эти ферменты высокоселективны для разветвленной ДНК, хотя индуцированное соответствие 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 соединения Холлодея путем введения симметричных надрезов через соединение Холлодея [10] . Анализ эндодезоксирибонуклеаз кроссоверного соединения из бактериофагов (эндонуклеаза I T7), бактерий (RuvC), грибов (GEN1) и человека (hMus81-Eme1) показал, что ферменты функционируют в димерах, [11] и часть реакции разрешения происходит в частично диссоциированном промежуточном соединении фермент-субстрат. [12]

Человеческая значимость

После 20-летнего поиска в 2008 году была наконец идентифицирована эндодезоксирибонуклеаза перекрестного соединения человека, GEN1 [13] . GEN1 выполняет схожие функции и действует по схожим механизмам, как и ранее изученная эндодезоксирибонуклеаза перекрестного соединения у бактерий, архей и других эукариот. [13] Считается, что этот фермент играет роль в синдроме Блума . Было высказано предположение, что синдром Блума включает индукцию DSB через неидентифицированную резольвазу соединения Холлидея. [14] Также было показано, что сверхэкспрессия функции резольвазы соединения Холлидея коррелирует с раковыми заболеваниями, сверхэкспрессирующими RAD51 . [15]

Ссылки

  1. ^ ab Iwasaki H, Takahagi M, Shiba T, Nakata A, Shinagawa H (декабрь 1991 г.). «Белок Escherichia coli RuvC — это эндонуклеаза, которая разрешает структуру Холлидея». The EMBO Journal . 10 (13): 4381– 9. doi :10.1002/j.1460-2075.1991.tb05016.x. PMC  453191. PMID  1661673 .
  2. ^ Cañas C, Suzuki Y, Marchisone C, Carrasco B, Freire-Benéitez V, Takeyasu K, Alonso JC, Ayora S (июнь 2014 г.). «Взаимодействие транслоказ миграции ветвей с ферментом разрешения соединений Холлидея и их влияние на разрешение соединений Холлидея». Журнал биологической химии . 289 (25): 17634– 46. doi : 10.1074/jbc.M114.552794 . PMC 4067198. PMID  24770420 . 
  3. ^ Ip SC, Rass U, Blanco MG, Flynn HR, Skehel JM, West SC (ноябрь 2008 г.). «Идентификация резольваз Холлидея у людей и дрожжей». Nature . 456 (7220): 357– 61. Bibcode :2008Natur.456..357I. doi :10.1038/nature07470. PMID  19020614. S2CID  4362699.
  4. ^ Wyatt HD, West SC (сентябрь 2014 г.). "Holliday junction resolvases". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 6 (9): a023192. doi :10.1101/cshperspect.a023192. PMC 4142969. PMID 25183833  . 
  5. ^ Agmon N, Yovel M, Harari Y, Liefshitz B, Kupiec M (сентябрь 2011 г.). «Роль резольваз Холлидея в восстановлении спонтанных и индуцированных повреждений ДНК». Nucleic Acids Research . 39 (16): 7009– 19. doi :10.1093/nar/gkr277. PMC 3167605. PMID  21609961. 
  6. ^ ab Górecka KM, Komorowska W, Nowotny M (ноябрь 2013 г.). «Кристаллическая структура резолвазы RuvC в комплексе с субстратом соединения Холлидея». Nucleic Acids Research . 41 (21): 9945– 55. doi :10.1093/nar/gkt769. PMC 3834835. PMID  23980027 . 
  7. ^ Lilley DM (апрель 2017 г.). «Ферменты, разрешающие соединения Холлидея — структуры и механизмы» (PDF) . FEBS Letters . 591 (8): 1073– 1082. doi : 10.1002/1873-3468.12529 . PMID  27990631.
  8. ^ Komori K, Sakae S, Shinagawa H, Morikawa K, Ishino Y (август 1999 г.). «Резолваза Холлидея из Pyrococcus furiosus: функциональное сходство с Escherichia coli RuvC свидетельствует о сохранении механизма гомологичной рекомбинации у бактерий, эукариот и архей». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 96 (16): 8873– 8. Bibcode : 1999PNAS ...96.8873K. doi : 10.1073/pnas.96.16.8873 . PMC 17700. PMID  10430863. 
  9. ^ Rass U, Compton SA, Matos J, Singleton MR, Ip SC, Blanco MG, Griffith JD, West SC (июль 2010 г.). «Механизм разрешения связей Холлидея человеческим белком GEN1». Genes & Development . 24 (14): 1559– 69. doi :10.1101/gad.585310. PMC 2904945. PMID  20634321 . 
  10. ^ Hadden JM, Déclais AC, Carr SB, Lilley DM, Phillips SE (октябрь 2007 г.). «Структурная основа разрешения соединений Холлидея эндонуклеазой I T7». Nature . 449 (7162): 621– 4. Bibcode :2007Natur.449..621H. doi :10.1038/nature06158. PMID  17873858. S2CID  4403846.
  11. ^ Shah Punatar R, Martin MJ, Wyatt HD, Chan YW, West SC (январь 2017 г.). «Разрешение промежуточных продуктов рекомбинации одинарных и двойных соединений Холлидея с помощью GEN1». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (3): 443– 450. doi : 10.1073/pnas.1619790114 . PMC 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 для поддержания динамики соединений Холлидея». Nature Chemical Biology . 15 (3): 269– 275. doi :10.1038/s41589-018-0209-y. PMC 6377835 . PMID  30664685. 
  13. ^ ab West SC (июнь 2009). "Поиск человеческой резольвазы Холлидея". Труды Биохимического Общества . 37 (Часть 3): 519–26 . doi :10.1042/BST0370519. PMC 4120095. PMID  19442245 . 
  14. ^ Karow JK, Constantinou A, Li JL, West SC, Hickson ID (июнь 2000 г.). «Продукт гена синдрома Блума способствует миграции ветвей в узлах Холлидея». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (12): 6504– 8. Bibcode : 2000PNAS ...97.6504K. doi : 10.1073/pnas.100448097 . PMC 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, Jayaram M, Rosenberg SM (ноябрь 2016 г.). "Ловушка Холлидея показывает, как клетки используют рекомбинацию, и роль RecQ геликазы в качестве защитника соединений". Science Advances . 2 (11): e1601605. Bibcode :2016SciA....2E1605X. doi :10.1126/sciadv.1601605. PMC 5222578 . PMID  28090586. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Кроссоверное_соединение_эндодезоксирибонуклеаза&oldid=1237975402"