DNA複製における大腸菌ヌクレオチド切除修復タンパク質の役割

DNAポリメラーゼI（POLI）は、ヌクレオチド切除修復（NER）と、DNA複製中に遅れた鎖で生成される岡崎フラグメントの処理の両方で機能します。ポリ酵素を完全に欠く大腸菌細胞は、最小限の培地で成長している限り生存可能です。ここでは、生存率は機能性UVRA、UVRB、およびUVRD（ヘリカーゼII）タンパク質の存在に完全に依存しているが、UVRCは必要ないことを示しています。対照的に、UVRC遺伝子が削除された場合、デルタPOLA細胞はさらに良く成長します。どうやらUVRA、UVRB、およびUVRDは、POLI関数を置き換える複製バックアップシステムで必要であり、UVRCはこの代替の複製経路を妨害します。UVRCの特定の変異体を使用すると、このタンパク質の阻害効果が、損傷したDNAが3 '切開反応に関与する触媒活性に関連していることを示すことができます。UVRAおよびUVRBの特定の変異体も、多依存性の複製をサポートする能力について研究されました。UVRBのUVRC結合ドメインの削除は、UVRC遺伝子の削除によって引き起こされるものと同様の表現型をもたらし、UVRCの阻害切開活性がUVRBへの結合を介して媒介されることを示しています。UVRAのN末端亜鉛フィンガードメインの突然変異は、in vivoまたはin vitroでNERに影響しません。しかし、同じ突然変異は、デルタポーラ変異と組み合わせて未熟性を与えます。どうやら、UVRAのN末端亜鉛結合ドメインは、DNA修復外の機能のために特異的に進化しているようです。代替複製経路におけるUVRA、UVRB、およびUVRDタンパク質の機能のモデルについて説明します。

DNA polymerase I (PolI) functions both in nucleotide excision repair (NER) and in the processing of Okazaki fragments that are generated on the lagging strand during DNA replication. Escherichia coli cells completely lacking the PolI enzyme are viable as long as they are grown on minimal medium. Here we show that viability is fully dependent on the presence of functional UvrA, UvrB, and UvrD (helicase II) proteins but does not require UvrC. In contrast, delta polA cells grow even better when the uvrC gene has been deleted. Apparently UvrA, UvrB, and UvrD are needed in a replication backup system that replaces the PolI function, and UvrC interferes with this alternative replication pathway. With specific mutants of UvrC we could show that the inhibitory effect of this protein is related to its catalytic activity that on damaged DNA is responsible for the 3' incision reaction. Specific mutants of UvrA and UvrB were also studied for their capacity to support the PolI-independent replication. Deletion of the UvrC-binding domain of UvrB resulted in a phenotype similar to that caused by deletion of the uvrC gene, showing that the inhibitory incision activity of UvrC is mediated via binding to UvrB. A mutation in the N-terminal zinc finger domain of UvrA does not affect NER in vivo or in vitro. The same mutation, however, does give inviability in combination with the delta polA mutation. Apparently the N-terminal zinc-binding domain of UvrA has specifically evolved for a function outside DNA repair. A model for the function of the UvrA, UvrB, and UvrD proteins in the alternative replication pathway is discussed.