DMC1 (gen) - DMC1 (gene)
Homolog białka rekombinacji mejotycznej DMC1/LIM15 jest białkiem, które u ludzi jest kodowane przez gen DMC1 .
Białko rekombinacji mejotycznej Dmc1 jest homologiem bakteryjnego białka wymiany nici RecA. Dmc1 odgrywa kluczową rolę w rekombinacji homologicznej w mejozie, gromadząc się w miejscach zaprogramowanych pęknięć podwójnej nici DNA i prowadząc poszukiwania allelicznych sekwencji DNA znajdujących się na homologicznych chromatydach. Nazwa „Dmc” oznacza „zakłócony mejotyczny cDNA” i odnosi się do metody zastosowanej do jej odkrycia, która obejmowała wykorzystanie klonów z biblioteki cDNA specyficznej dla mejozy do kierowania mutacjami typu knock-out w genach mejotycznych w obfitej ekspresji. Białko Dmc1 jest jednym z dwóch homologów RecA występujących w komórkach eukariotycznych, drugim jest Rad51. W pączkujących drożdżach Rad51 służy jako białko wymiany nici w mitozie, gdzie ma kluczowe znaczenie dla naprawy pęknięć DNA. Rad51 jest przekształcany w czynnik pomocniczy dla Dmc1 podczas mejozy poprzez hamowanie jego aktywności wymiany nici. Homologów DMC1 zidentyfikowano w wielu organizmach, w tym rozbieżnych grzybach, roślinach i ssakach, w tym ludziach.
Odkrycie
Gen i białko DMC1 zostały odkryte w pączkujących drożdżach S. cerevisiae przez Douglasa Bishopa , który był doktorantem w laboratorium Nancy Kleckner na Uniwersytecie Harvarda.
Funkcjonować
Białko kodowane przez ten gen jest niezbędne do mejotycznej rekombinacji homologicznej. Rekombinacja genetyczna w mejozie odgrywa ważną rolę w generowaniu różnorodności informacji genetycznej i ułatwia redukcyjną segregację chromosomów, która musi zachodzić w celu tworzenia gamet podczas rozmnażania płciowego.
Podobnie jak inni członkowie rodziny Rad51/RecA, Dmc1 stabilizuje produkty pośrednie wymiany nici (Rad1/RecA-rozciągnięty DNA lub RS-DNA) w rozciągniętych trypletach podobnych do B formy DNA. Każda cząsteczka białka wiąże tryplet nukleotydów, a siłę tego wiązania, ocenianą na podstawie zmiany energii swobodnej Gibbsa , można ocenić na podstawie czasu, przez jaki znakowana sonda dsDNA z krótką sekwencją homologiczną pozostaje związana z DNA zawierający krótki region homologii do niego. Badanie tego typu wykazało, że niedopasowanie w którejkolwiek z trzech pozycji na końcu odcinka homologii nie zwiększy czasu, w którym sonda pozostaje związana, a w konstruktach Rad51 lub RecA wewnętrzne niedopasowanie spowoduje podobne skrócenie czasu wiązania. Wszystkie enzymy są zdolne do „przekroczenia” niedopasowania i dalszego mocniejszego wiązania sondy, jeśli istnieje dłuższy region homologii. Jednak w przypadku Dmc1 tryplet z pojedynczym wewnętrznym (ale nie końcowym) niedopasowaniem przyczyni się do stabilności wiązania sondy w podobnym stopniu jak trójka bez niedopasowania. W ten sposób Dmc1 nadaje się szczególnie do swojej roli jako rekombinazy specyficznej dla mejozy, ponieważ ta aktywność pozwala mu skuteczniej katalizować rekombinację między sekwencjami, które nie są idealnie dopasowane.
Interakcje
Wykazano, że DMC1 (gen) oddziałuje z RAD51 . Wykazano również, że białko wiąże Tid1(Rdh54), Mei5/Sae3 i Hop2/Mnd1. Wszystkie te oddziałujące białka działają w celu zwiększenia aktywności Dmc1 w oczyszczonych układach i są również uważane za wymagane do funkcjonowania Dmc1 w komórkach.
Interakcja Rad51 z Dmc1
Podczas mejozy , dwa rekombinazy , Rad51 i Dmc1, interakcji z pojedynczej nici DNA w celu utworzenia wyspecjalizowanych włókienek, które są przystosowane do ułatwiania rekombinacji homologicznej między chromosomami . Zarówno Dmc1, jak i Rad51 mają wrodzoną zdolność do samoagregacji. Obecność filamentów Rad51 stabilizuje sąsiednie filamenty Dmc1 i odwrotnie Dmc1 stabilizuje sąsiednie filamenty Rad51. Zaproponowano model, w którym Dmc1 i Rad51 tworzą oddzielne włókna na tym samym jednoniciowym DNA, a wzajemne oddziaływanie między dwiema rekombinazami wpływa na ich właściwości biochemiczne.
Podczas mejozy, nawet przy braku aktywności wymiany nici Rad51, wydaje się, że Dmc1 jest w stanie naprawić wszystkie pęknięcia mejotycznego DNA, a brak ten nie wpływa na tempo przechodzenia przez mejozę.
Bibliografia
Dalsza lektura
- Golub EI, Gupta RC, Haaf T, Wold MS, Radding CM (1998). „Oddziaływanie ludzkiego białka rekombinacyjnego rad51 z jednoniciowym białkiem wiążącym DNA, RPA” . Kwasy nukleinowe Res . 26 (23): 5388-93. doi : 10.1093/nar/26.23.5388 . PMC 148005 . PMID 9826763 .
- Masson JY, Davies AA, Hajibagheri N, Van Dyck E, Benson FE, Stasiak AZ, Stasiak A, West SC (1999). „Rekombinaza hDmc1 specyficzna dla mejozy tworzy struktury pierścieniowe i oddziałuje z hRad51” . EMBO J . 18 (22): 6552-60. doi : 10.1093/emboj/18.22.6552 . PMC 1171718 . PMID 10562567 .
- Dunham I, Shimizu N, Roe BA, Chissoe S, Hunt AR, Collins JE, Bruskiewich R, Beare DM, Clamp M, Smink LJ, Ainscough R, Almeida JP, Babbage A, Bagguley C, Bailey J, Barlow K, Bates KN , Beasley O, Bird CP, Blakey S, Bridgeman AM, Buck D, Burgess J, Burrill WD, O'Brien KP (1999). „Sekwencja DNA ludzkiego chromosomu 22” . Natura . 402 (6761): 489–95. doi : 10.1038/990031 . PMID 10591208 .
- Moens PB, Kolas NK, Tarsounas M, Marcon E, Cohen PE, Spyropoulos B (2002). „Przebieg czasowy i lokalizacja chromosomalna białek związanych z rekombinacją w mejozie u myszy są zgodne z modelami, które mogą rozwiązać wczesne interakcje DNA-DNA bez wzajemnej rekombinacji”. J. Celi Sci . 115 (Pt 8): 1611-22. doi : 10.1242/jcs.115.8.1611 . PMID 11950880 .
- Habu T, Wakabayashi N, Yoshida K, Yomogida K, Nishimune Y, Morita T (2004). „Białko p53 oddziałuje specyficznie ze specyficznym dla mejozy ssaczym białkiem podobnym do RecA DMC1 w mejozie” . Karcynogeneza . 25 (6): 889–93. doi : 10.1093/carcin/bgh099 . PMID 14764457 .
- Kinebuchi T, Kagawa W, Enomoto R, Tanaka K, Miyagawa K, Shibata T, Kurumizaka H, Yokoyama S (2004). „Strukturalne podstawy tworzenia pierścieni oktamerycznych i interakcji DNA ludzkiego białka parowania homologicznego Dmc1” . Mol. Komórka . 14 (3): 363-74. doi : 10.1016/S1097-2765(04)00218-7 . PMID 15125839 .
- Sehorn MG, Sigurdsson S, Bussen W, Unger VM, Sung P (2004). „Ludzka rekombinaza mejotyczna Dmc1 promuje zależną od ATP wymianę homologicznej nici DNA”. Natura . 429 (6990): 433-7. doi : 10.1038/nature02563 . PMID 15164066 . S2CID 4316803 .
- Collins JE, Wright CL, Edwards CA, Davis MP, Grinham JA, Cole CG, Goward ME, Aguado B, Mallya M, Mokrab Y, Huckle EJ, Beare DM, Dunham I (2004). „Podejście oparte na adnotacjach genomu do klonowania ludzkiego ORFeome” . Biol genomowy . 5 (10): R84. doi : 10.1186/pl-2004-5-10-r84 . PMC 545604 . PMID 15461802 .
- Kinebuchi T, Kagawa W, Kurumizaka H, Yokoyama S (2005). „Rola N-końcowej domeny ludzkiego białka DMC1 w tworzeniu oktameru i wiązaniu DNA” . J. Biol. Chem . 280 (31): 28382-7. doi : 10.1074/jbc.M503372200 . PMID 15917243 .
- Bugreev DV, Golub EI, Stasiak AZ, Stasiak A, Mazin AV (2005). „Aktywacja ludzkiej rekombinazy Dmc1 specyficznej dla mejozy przez Ca2+” . J. Biol. Chem . 280 (29): 26886–95. doi : 10.1074/jbc.M502248200 . PMID 15917244 .
- Rual JF, Venkatesan K, Hao T, Hirozane-Kishikawa T, Dricot A, Li N, Berriz GF, Gibbons FD, Dreze M, Ayivi-Guedehoussou N, Klitgord N, Simon C, Boxem M, Milstein S, Rosenberg J, Goldberg DS, Zhang LV, Wong SL, Franklin G, Li S, Albala JS, Lim J, Fraughton C, Llamosas E, Cevik S, Bex C, Lamesch P, Sikorski RS, Vandenhaute J, Zoghbi HY, Smolyar A, Bosak S, Sequerra R, Doucette-Stamm L, Cusick ME, Hill DE, Roth FP, Vidal M (2005). „W kierunku mapy w skali proteomu ludzkiej sieci interakcji białko-białko”. Natura . 437 (7062): 1173-8. doi : 10.1038/nature04209 . PMID 16189514 . S2CID 4427026 .
- Pezza RJ, Voloshin ON, Vanevski F, Camerini-Otero RD (2007). „Hop2/Mnd1 działa na dwóch krytycznych etapach w promowanym przez Dmc1 parowaniu homologicznym” . Geny Dev . 21 (14): 1758–66. doi : 10.1101/gad.1562907 . PMC 1920170 . PMID 17639081 .