日本語AIでPubMedを検索
フォウルポックスウイルスレゾルバーゼのプロミスキーなDNA結合と広範な基質選択性に関する構造的知見
Structural insights into the promiscuous DNA binding and broad substrate selectivity of fowlpox virus resolvase.
PMID: 31941902 PMCID: PMC6962361. DOI: 10.1038/s41598-019-56825-w.
抄録
フォウルポックスウイルスレゾルバーゼ（Fpr）は、ホリデイジャンクション（HJ）を含む広範な分岐DNA構造を、配列特異性の低いまま切断するエンドヌクレアーゼである。その基質特異性が緩和されたメカニズムをよりよく理解するために、私たちはFprとHJとの新規複合体の結晶構造を3.1Å分解能で決定しました。Fpr-HJ複合体では、2つのFpr二量体が異なるDNA構造モチーフと相互作用するためにいくつかの異なる領域を利用しており、DNA結合における多様性を示していることがわかった。生化学的および溶液NMRデータは、溶液中でのHJ相互作用の非カノニカルモードの存在を支持している。Fprの様々なDNAモチーフへの結合は、その平坦なDNA結合表面によって媒介されている。FprループK61〜I72をThermus thermophilus RuvC (E71〜A87)の長いループで置き換えることで、FprはHJ切断に対する選択性が向上したが、RuvCのそれとは異なる標的配列の選択性を持つことになり、Fpr-HJ相互作用におけるこのループ領域のユニークな役割が強調されました。我々の研究は、Fprの広範な基質選択性を説明するのに役立ち、ポックスウイルスヘアピンテロメアとの関連の可能性を示唆している。
Fowlpox virus resolvase (Fpr) is an endonuclease that cleaves a broad range of branched DNA structures, including the Holliday junction (HJ), with little sequence-specificity. To better understand the mechanisms underlying its relaxed substrate specificity, we determined the crystal structures of Fpr and that in a novel complex with HJ at 3.1-Å resolution. In the Fpr-HJ complex, two Fpr dimers use several distinct regions to interact with different DNA structural motifs, showing versatility in DNA-binding. Biochemical and solution NMR data support the existence of non-canonical modes of HJ interaction in solution. The binding of Fpr to various DNA motifs are mediated by its flat DNA-binding surface, which is centered on a short loop spanning K61 to I72 and flanked by longer α-helices at the outer edges, and basic side grooves near the dimer interface. Replacing the Fpr loop K61~I72 with a longer loop from Thermus thermophilus RuvC (E71~A87) endows Fpr with an enhanced selectivity toward HJ cleavage but with a target sequence preference distinct from that of RuvC, highlighting a unique role of this loop region in Fpr-HJ interaction. Our work helps explain the broad substrate selectivity of Fpr and suggests a possible mode of its association with poxvirus hairpin telomeres.