DEINOCOCCUS RadioduransのESDSAを介したDNA二本鎖突起修復におけるRecfor経路の主要な役割

Deinococcus radioduransでは、イオン化放射線や乾燥などのDNA粉砕治療に対する極端な耐性は、数百の染色体断片から機能的なゲノムを再構築する能力と相関しています。無傷のゲノムの急速な再構成は、拡張された合成依存性鎖アニーリングプロセス（ESDSA）に続いてDNA組換えを通じて発生すると考えられています。ここでは、この生物におけるESDSAにおけるRECF経路の主要な成分の役割を、自然にRECBとRECCタンパク質を欠いていることを調査しました。RecJエキソヌクレアーゼの不活性化が細胞致死性をもたらすことを実証し、このタンパク質がゲノム維持に重要な役割を果たすことを示しています。RECF、RECO、またはリクスタンパク質のない細胞は、RECAタンパク質のない細菌としての成長の大幅な損失と重要な致死セクターも示します。recforノックアウト変異体の表現型の他の側面は、デルタレカ変異体の他の側面に並行していました。デルタレック変異体は非常に放射線感受性であり、DNA合成を伴わない放射線誘発性染色体断片のゆっくりとしたアセンブリを示し、DNA分解の減少を示します。recqのない細胞、大腸菌のRecf経路を介した修復に関与する主要なヘリカーゼは、ガンマ照射に耐性があり、Recdヘリカーゼのない細胞にも示されているように、野生型DNA修復能力を持っています。対照的に、Deltauvrd変異体は、DNA二本鎖突起修復の速度論の放射線耐性が著しく減少し、潜在期間の増加を示し、断片アセンブリの遅い速度はDNA合成の遅い速度と相関しています。RECQまたはRECD欠乏症とUVRD欠乏症を組み合わせることで、Deltauvrd変異体の表現型を有意に強調しませんでした。結論として、Recforタンパク質はESDSAを介したDNA二本鎖突起修復に不可欠ですが、RECJタンパク質は細胞生存に不可欠であり、UVRDヘリカーゼは二重鎖DNA端および/またはESDSAのDNA合成ステップの処理に関与する可能性があります。

In Deinococcus radiodurans, the extreme resistance to DNA-shattering treatments such as ionizing radiation or desiccation is correlated with its ability to reconstruct a functional genome from hundreds of chromosomal fragments. The rapid reconstitution of an intact genome is thought to occur through an extended synthesis-dependent strand annealing process (ESDSA) followed by DNA recombination. Here, we investigated the role of key components of the RecF pathway in ESDSA in this organism naturally devoid of RecB and RecC proteins. We demonstrate that inactivation of RecJ exonuclease results in cell lethality, indicating that this protein plays a key role in genome maintenance. Cells devoid of RecF, RecO, or RecR proteins also display greatly impaired growth and an important lethal sectoring as bacteria devoid of RecA protein. Other aspects of the phenotype of recFOR knock-out mutants paralleled that of a DeltarecA mutant: DeltarecFOR mutants are extremely radiosensitive and show a slow assembly of radiation-induced chromosomal fragments, not accompanied by DNA synthesis, and reduced DNA degradation. Cells devoid of RecQ, the major helicase implicated in repair through the RecF pathway in E. coli, are resistant to gamma-irradiation and have a wild-type DNA repair capacity as also shown for cells devoid of the RecD helicase; in contrast, DeltauvrD mutants show a markedly decreased radioresistance, an increased latent period in the kinetics of DNA double-strand-break repair, and a slow rate of fragment assembly correlated with a slow rate of DNA synthesis. Combining RecQ or RecD deficiency with UvrD deficiency did not significantly accentuate the phenotype of DeltauvrD mutants. In conclusion, RecFOR proteins are essential for DNA double-strand-break repair through ESDSA whereas RecJ protein is essential for cell viability and UvrD helicase might be involved in the processing of double stranded DNA ends and/or in the DNA synthesis step of ESDSA.