トランスポソソームアーキテクチャの新たな多様性

DNAトランスポサゼは、ゲノムのある場所から別の場所への離散DNAの動きを触媒する酵素です。転位は、一連の制御されたDNA鎖切断およびその後の統合反応を介して発生し、その後の統合反応は、トランスポソソームとして知られる核タンパク質複合体によって実行されます。トランスポソソームは動的なアセンブリであり、DNAが破損するように立体構造の変化を起こさなければなりません。それらは、トランスポゾンの動きに関与する化学反応が発生するが、転置が進行するにつれて異なる立体構造状態を採用する正確なアーキテクチャを提供します。また、ある段階では、標的DNA、場合によっては宿主エンコードされたタンパク質さえ含まなければならないため、成分は異なります。非常に限られた数のトランスポソソーム状態が結晶学的に捕捉されており、ここでこれまで決定されたさまざまな構造の概要を説明します。これらの構造には、rNaseh様ヌクレアーゼ触媒ドメインを使用したカットアンドペーストメカニズムによる転位を触媒するDNAトランスポポポポポポポポソーゼ、一本鎖DNA基質と標的のみを使用して転移するもの、および統合反応を実行するレトロウイルスインテグレースが含まれます。DNA転位に非常によく似ています。転置には多くの一般的な機能要件があることを考えると、これらが非常に異なる複雑なアセンブリによってこれらがどのように満たされるかは驚くべきことです。

DNA transposases are enzymes that catalyze the movement of discrete pieces of DNA from one location in the genome to another. Transposition occurs through a series of controlled DNA strand cleavage and subsequent integration reactions that are carried out by nucleoprotein complexes known as transpososomes. Transpososomes are dynamic assemblies which must undergo conformational changes that control DNA breaks and ensure that, once started, the transposition reaction goes to completion. They provide a precise architecture within which the chemical reactions involved in transposon movement occur, but adopt different conformational states as transposition progresses. Their components also vary as they must, at some stage, include target DNA and sometimes even host-encoded proteins. A very limited number of transpososome states have been crystallographically captured, and here we provide an overview of the various structures determined to date. These structures include examples of DNA transposases that catalyze transposition by a cut-and-paste mechanism using an RNaseH-like nuclease catalytic domain, those that transpose using only single-stranded DNA substrates and targets, and the retroviral integrases that carry out an integration reaction very similar to DNA transposition. Given that there are a number of common functional requirements for transposition, it is remarkable how these are satisfied by complex assemblies that are so architecturally different.