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Danni del DNA di riparazione di recombinases della famiglia di RecA

Un gruppo di ricerca di biochimica piombo da Dott. Andrew H. - J. Wang ed il Dott. Tingere-Zanna Wang all'istituto della biochimica, Academia Sinica (IBCAS), ha scoperto che i recombinases della famiglia di RecA funzionano come nuovo tipo di proteine del motore rotativo per riparare i danni del DNA.

Il gruppo recentemente ha pubblicato due articoli strutturali di biologia relativi ai recombinases della famiglia di RecA. Un documento deve essere pubblicato il 12 settembre 2007 nell'online, il giornale PLoS UNO di aperto Access e l'altro già è stato pubblicato nella ricerca degli acidi nucleici il 28 febbraio 2007.

La ricombinazione omologa (HR) è un meccanismo che le riparazioni hanno danneggiato il DNA con accuratezza perfetta, utilizza la sequenza omologa da un DNA del partner come modello. Questo trattamento comprende riunire di 2 molecole del DNA, di una ricerca delle sequenze omologhe e dello scambio di fili del DNA.

Le proteine della famiglia di RecA sono i recombinases centrali per l'ORA. La famiglia include RecA prokaryotic, RadA archaeal e Rad51 e Dmc1 eucariotici. Hanno ruoli importanti nella proliferazione delle cellule, nella manutenzione del genoma e nella diversità genetica, specialmente in più alti eucarioti. Per esempio, le celle vertebrate di Rad51-deficient accumulano le rotture cromosomiche prima della morte. Rad51 ed il suo omologo meiosi-specifico, Dmc1, sono egualmente indispensabili per la meiosi, un ciclo cellulare specializzato per produzione dei gameti. Le proteine mammifere Rad51 e Dmc1 sono conosciute per interagire con le proteine del soppressore del tumore quale BRCA2.

Da quando gli scienziati hanno scoperto le proteine della famiglia di RecA, è stato presupposto che RecA (ed altri omologhi) formasse soltanto 61 filamento di mano destra (sei monomeri della proteina per giro elicoidale) e poi idrolizza il trifosfato di adenosina per promuovere la riparazione del DNA di recombinational e di ora. Considerando che un puzzle discutibile è uscito, come l'energia del trifosfato di adenosina che facilita rotazione del DNA durante la reazione di scambio del filo.

Tramite cristallografia a raggi x e gli approcci atomici di microscopia della forza, il gruppo del Dott. Wangs ha fornito la risposta. Hanno riferito che le proteine archaeal di RadA di solfataricus di Sulfolobus possono anche auto-polimerizzare in un filamento di mano destra 31 con 3 monomeri per giro elicoidale (riferito in PLoS UNO) ed in un filamento elicoidale di mano destra 43 con 4 monomeri per giro elicoidale (riferito nella ricerca degli acidi nucleici).

Le analisi biofisiche e biochimiche supplementari hanno rivelato che le proteine della famiglia di RecA possono accoppiare l'associazione e l'idrolisi del trifosfato di adenosina alla reazione di scambio del filo del DNA in un modo che promuove la rotazione assiale in senso orario dei filamenti della nucleoproteina. Specialmente, i 61 RadA che il filamento elicoidale subisce la rotazione assiale in senso orario a 2 punti discreti 120° ai 31 hanno esteso il filamento di mano destra e poi fino il filamento sinistro 43. Di conseguenza, tutti i motivi dell'DNA-associazione (L1, L2 e HhH denotati) nelle proteine di RadA si muovono simultaneamente per mediare l'associazione del DNA, l'accoppiamento dell'omologia e lo scambio del filo, rispettivamente. Di conseguenza, l'energia del trifosfato di adenosina è usata per girare non solo i substrati del DNA ma anche i filamenti della proteina della famiglia di RecA.

Questo nuovo modello è contrariamente a tutte le ipotesi correnti, che trascura il fatto che le proteine della famiglia di RecA sono abbastanza flessibili formare sia i filamenti elicoidali di mano destra che sinistri. Da questa prospettiva, questi ricercatori in Taiwan hanno aperto un nuovo viale per la comprensione dei meccanismi molecolari delle proteine della famiglia di RecA.