RecA
RecA er et 38 kilodaltonprotein, der er essentielt for reparation og vedligeholdelse af DNA. En RecA strukturel og funktionel homolog er fundet i alle arter, hvor man er blevet seriøst søgt og tjener som en arketype for denne klasse af homologe DNA-reparationsproteiner. Det homologe protein kaldes RAD51 i eukaryoter og RadA i archaea.
| Reca bakteriel DNA rekombination protein | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
krystalstruktur af et RecA-DNA-kompleks. PDB ID: 3cmt.
|
||||||
| Identifiers | ||||||
| Symbol | RecA | |||||
| Pfam | PF00154 | |||||
| Pfam clan | CL0023 | |||||
| InterPro | IPR013765 | |||||
| PROSITE | PDOC00131 | |||||
| SCOP2 | 2reb / SCOPe / SUPFAM | |||||
| Available protein structures: | Pfam | PDB | PDBsum | |||
RecA har flere aktiviteter, alle relateret til DNA-reparation. I den bakterielle SOS-respons har den en co-protease-funktion i den autokatalytiske spaltning af den repressor og den repressor.
Recas tilknytning til DNA major er baseret på dens centrale rolle i homolog rekombination. RecA-proteinet binder stærkt og i lange klynger til ssDNA for at danne et nukleoproteinfilament. Proteinet har mere end et DNA-bindingssted og kan således holde en enkelt streng og dobbelt streng sammen. Denne funktion gør det muligt at katalysere en DNA-synapsis-reaktion mellem en DNA-dobbelt spiral og en komplementær region af enkeltstrenget DNA. RecA-ssDNA-filamentet søger efter sekvenslighed langs dsDNA. En uordnet DNA-sløjfe i RecA, Loop 2, indeholder de rester, der er ansvarlige for DNA-homolog rekombination. I nogle bakterier kan RecA posttranslationel modifikation via phosphorylering af en serinrest på Loop 2 interferere med homolog rekombination.
søgeprocessen inducerer strækning af DNA-dupleksen, hvilket forbedrer sekvensekomplementaritetsgenkendelse (en mekanisme kaldet konformationel korrekturlæsning). Reaktionen initierer udvekslingen af tråde mellem to rekombinerende DNA-dobbelthelices. Efter synapsis-begivenheden begynder en proces kaldet grenmigration i heterodupleksområdet. Ved grenvandring fortrænger et uparret område af en af de enkelte tråde et parret område af den anden enkelt streng og bevæger grenpunktet uden at ændre det samlede antal basepar. Spontan grenmigration kan dog forekomme, da den generelt fortsætter ligeligt i begge retninger, er det usandsynligt, at rekombinationen afsluttes effektivt. RecA-proteinet katalyserer ensrettet grenmigration og gør det muligt at fuldføre rekombination og producere en region af heterodupleks DNA, der er tusindvis af basepar lange.
da det er en DNA-afhængig ATPase, indeholder RecA et yderligere sted til binding og hydrolysering af ATP. RecA associerer tættere med DNA, når det har ATP bundet, end når det har ADP bundet.
i Escherichia coli kan homologe rekombinationshændelser medieret af RecA forekomme i perioden efter DNA-replikation, når søster loci forbliver tæt. RecA kan også formidle homologiparring, homolog rekombination og DNA-brudreparation mellem fjerne søster loci, der var adskilt til modsatte halvdele af E. coli-cellen.
E. coli-stammer, der mangler RecA, er nyttige til kloningsprocedurer i molekylærbiologiske laboratorier. E. coli-stammer er ofte genetisk modificerede til at indeholde en mutant recA-allel og derved sikre stabiliteten af ekstrachromosomale segmenter af DNA, kendt som plasmider. I en proces kaldet transformation optages plasmid-DNA af bakterierne under forskellige forhold. Bakterier indeholdende eksogene plasmider kaldes”transformanter”. Transformanter bevarer plasmidet gennem celledelinger, således at det kan genvindes og anvendes i andre applikationer. Uden funktionelt RecA-protein efterlades det eksogene plasmid-DNA uændret af bakterierne. Oprensning af dette plasmid fra bakteriekulturer kan derefter tillade PCR-amplifikation med høj troskab af den originale plasmidsekvens.