RecA
RecA è una proteina da 38 kilodalton essenziale per la riparazione e il mantenimento del DNA. Un RecA omologo strutturale e funzionale è stato trovato in ogni specie in cui uno è stato seriamente ricercato e serve come archetipo per questa classe di proteine di riparazione del DNA omologhi. La proteina omologa è chiamata RAD51 negli eucarioti e RadA in archaea.
| recA proteina di ricombinazione del DNA batterico | ||||||
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Struttura cristallina di un complesso RecA-DNA. PDB ID: 3 cmt.
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| Identifiers | ||||||
| Symbol | RecA | |||||
| Pfam | PF00154 | |||||
| Pfam clan | CL0023 | |||||
| InterPro | IPR013765 | |||||
| PROSITE | PDOC00131 | |||||
| SCOP2 | 2reb / SCOPe / SUPFAM | |||||
| Available protein structures: | Pfam | PDB | PDBsum | |||
RecA ha molteplici attività, tutte legate alla riparazione del DNA. Nella risposta batterica SOS, ha una funzione di co-proteasi nella scissione autocatalitica del repressore LexA e del repressore λ.
L’associazione di RecA con DNA major si basa sul suo ruolo centrale nella ricombinazione omologa. La proteina RecA si lega fortemente e in cluster lunghi a ssDNA per formare un filamento nucleoproteico. La proteina ha più di un sito di legame del DNA e quindi può tenere insieme un singolo filamento e un doppio filamento. Questa caratteristica rende possibile catalizzare una reazione di sinapsi del DNA tra una doppia elica del DNA e una regione complementare di DNA a filamento singolo. Il filamento RecA-ssDNA cerca la somiglianza di sequenza lungo il dsDNA. Un loop disordinato del DNA in RecA, Loop 2, contiene i residui responsabili della ricombinazione omologa del DNA. In alcuni batteri, la modifica posttranslazionale RecA tramite fosforilazione di un residuo di serina sul ciclo 2 può interferire con la ricombinazione omologa.
Il processo di ricerca induce lo stretching del DNA duplex, che migliora il riconoscimento della complementarità di sequenza (un meccanismo chiamato correzione di bozze conformazionali). La reazione avvia lo scambio di filamenti tra due doppie eliche di DNA ricombinante. Dopo l’evento sinapsi, nella regione eteroduplex inizia un processo chiamato migrazione di ramo. Nella migrazione di ramo una regione spaiata di uno dei singoli trefoli sposta una regione accoppiata dell’altro singolo trefolo, spostando il punto di diramazione senza modificare il numero totale di coppie di basi. La migrazione spontanea delle filiali può tuttavia verificarsi, poiché generalmente procede ugualmente in entrambe le direzioni, è improbabile che completi la ricombinazione in modo efficiente. La proteina RecA catalizza la migrazione di ramo unidirezionale e così facendo rende possibile completare la ricombinazione, producendo una regione di DNA eteroduplex che è lunga migliaia di coppie di basi.
Poiché è un’ATPasi DNA-dipendente, RecA contiene un sito aggiuntivo per il legame e l’idrolizzazione dell’ATP. RecA associa più strettamente con il DNA quando ha ATP legato rispetto a quando ha ADP legato.
In Escherichia coli, eventi di ricombinazione omologa mediati da RecA possono verificarsi durante il periodo successivo alla replicazione del DNA quando i loci fratelli rimangono vicini. RecA può anche mediare l’accoppiamento omologico, la ricombinazione omologa e la riparazione della rottura del DNA tra loci sorella distanti che si erano segregati a metà opposte della cellula di E. coli.
I ceppi di E. coli carenti di RecA sono utili per le procedure di clonazione nei laboratori di biologia molecolare. E. i ceppi di coli sono spesso geneticamente modificati per contenere un allele recA mutante e quindi garantire la stabilità dei segmenti extracromosomiali del DNA, noti come plasmidi. In un processo chiamato trasformazione, il DNA plasmidico viene assorbito dai batteri in una varietà di condizioni. I batteri contenenti plasmidi esogeni sono chiamati “trasformanti”. I trasformanti mantengono il plasmide in tutte le divisioni cellulari in modo tale che possa essere recuperato e utilizzato in altre applicazioni. Senza la proteina RecA funzionale, il DNA plasmidico esogeno viene lasciato inalterato dai batteri. La purificazione di questo plasmide da colture batteriche può quindi consentire l’amplificazione PCR ad alta fedeltà della sequenza plasmidica originale.