RECAタンパク質媒介DNA鎖交換におけるATP加水分解の役割について、I 1つのDNA基質に短い異種インサートをバイパスします

Recaタンパク質は、アデノシン5'-O-3-（Thio）三リン酸（ATPガンマS）（Menetski、J.P.、Bear、D.G。、およびKowalczykowski、S.C。（1990）Proc。Natlの存在下で実質的なDNA鎖交換反応を促進します。Acad。Sci。U.S.A.87、21-25）、鎖交換反応におけるATP加水分解の役割に疑問を投げかけます。ここでは、二重DNA基質の長さがわずか1.3キロ塩のペアである場合、ATPガンマSを介した反応が完了することができることを示します。ただし、ATPガンマSを介した反応は、いずれかのDNA基質に52塩基の異種挿入によって完全にブロックされています。ATPがATPガンマSに置き換わると、この同じ障壁が容易にバイパスされます。これは、RECAを介したATP加水分解の少なくとも1つの機能が、鎖交換中の片方または両方のDNA基質の構造障壁をバイパスすることであることを示しています。これは、ATP加水分解が、組換え中の相同DNA基質間の鎖交換を促進するのではなく、再結合DNA修復中に遭遇する可能性のある構造障壁のバイパスを促進するために、鎖交換の枝移動段階に直接結合されることを示唆しています。

RecA protein promotes a substantial DNA strand exchange reaction in the presence of adenosine 5'-O-3-(thio)triphosphate (ATP gamma S) (Menetski, J.P., Bear, D.G., and Kowalczykowski, S.C. (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87, 21-25), calling into question the role of ATP hydrolysis in the strand exchange reaction. Here, we demonstrate that the ATP gamma S-mediated reaction can go to completion when the duplex DNA substrate is only 1.3 kilobase pairs in length. The ATP gamma S-mediated reaction, however, is completely blocked by a 52-base pair heterologous insertion in either DNA substrate. This same barrier is readily bypassed when ATP replaces ATP gamma S. This indicates that at least one function of recA-mediated ATP hydrolysis is to bypass structural barriers in one or both DNA substrates during strand exchange. This suggests that ATP hydrolysis is directly coupled to the branch migration phase of strand exchange, not to promote strand exchange between homologous DNA substrates during recombination, but instead to facilitate the bypass of structural barriers likely to be encountered during recombinational DNA repair.