RecA
RecA är ett 38 kilodaltonprotein som är nödvändigt för reparation och underhåll av DNA. En RecA strukturell och funktionell homolog har hittats i varje art där man har sökt allvarligt och fungerar som en arketyp för denna klass av homologa DNA-reparationsproteiner. Det homologa proteinet kallas RAD51 i eukaryoter och RadA i archaea.
| RecA bakteriellt DNA-rekombinationsprotein | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
kristallstruktur av ett RecA-DNA-komplex. 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 flera aktiviteter, alla relaterade till DNA-reparation. I det bakteriella SOS-svaret har det en co-proteasfunktion i den autokatalytiska klyvningen av LexA-repressorn och den kazakiska repressorn.
RecA: s associering med DNA major är baserad på dess centrala roll i homolog rekombination. RecA-proteinet binder starkt och i långa kluster till ssDNA för att bilda ett nukleoproteinfilament. Proteinet har mer än ett DNA-bindningsställe och kan således hålla en enda sträng och dubbelsträng tillsammans. Denna funktion gör det möjligt att katalysera en DNA-synapsisreaktion mellan en DNA-dubbelhelix och en komplementär region av enkelsträngat DNA. RecA-ssDNA-filamentet söker efter sekvenslikhet längs dsDNA. En oordnad DNA-slinga i RecA, slinga 2, innehåller rester som är ansvariga för DNA-homolog rekombination. I vissa bakterier kan RecA posttranslationell modifiering via fosforylering av en serin rest på Loop 2 störa homolog rekombination.
sökprocessen inducerar sträckning av DNA-duplexen, vilket förbättrar sekvenskomplementaritetsigenkänning (en mekanism som kallas konformationell korrekturläsning). Reaktionen initierar utbytet av strängar mellan två rekombinerande DNA-dubbla spiraler. Efter synapsis-händelsen börjar en process som kallas grenmigrering i heteroduplexregionen. Vid grenmigration förskjuter en oparad region av en av de enskilda strängarna en parad region av den andra singelsträngen och flyttar grenpunkten utan att ändra det totala antalet baspar. Spontan grenmigration kan emellertid inträffa, eftersom det i allmänhet fortsätter lika i båda riktningarna är det osannolikt att slutföra rekombinationen effektivt. RecA-proteinet katalyserar enkelriktad grenmigration och gör det möjligt att slutföra rekombination och producera en region av heteroduplex-DNA som är tusentals baspar långa.
eftersom det är ett DNA-beroende ATPas innehåller RecA ett ytterligare ställe för bindning och hydrolysering av ATP. RecA associerar mer tätt med DNA när det har ATP bunden än när det har ADP bunden.
i Escherichia coli kan homologa rekombinationshändelser medierade av RecA inträffa under perioden efter DNA-replikation när systerlokaler förblir nära. RecA kan också förmedla homologiparning, homolog rekombination och DNA-brytningsreparation mellan avlägsna systerlokaler som hade segregerats till motsatta halvor av E. coli-cellen.
E. coli-stammar som är bristfälliga i RecA är användbara för kloning i molekylärbiologiska laboratorier. E. coli-stammar är ofta genetiskt modifierade för att innehålla en mutant recA-allel och därigenom säkerställa stabiliteten hos extrakromosomala segment av DNA, kända som plasmider. I en process som kallas transformation tas plasmid-DNA upp av bakterierna under olika förhållanden. Bakterier som innehåller exogena plasmider kallas”transformanter”. Transformanter behåller plasmiden genom celldelningar så att den kan återvinnas och användas i andra applikationer. Utan funktionellt RecA-protein lämnas det exogena plasmid-DNA oförändrat av bakterierna. Rening av denna plasmid från bakteriekulturer kan sedan tillåta PCR-förstärkning med hög trohet av den ursprungliga plasmidsekvensen.