大きなセリンリコンビナーゼドメイン構造と付着部位の結合

大型セリンリコンビナーゼ（LSR）は、短いDNA「付着部位」間の部位特異的組換えを使用して、細菌染色体へのDNA元素の移動を触媒します。バクテリオファージインテグラーズとして機能するLSRは、ファージ（ATTP）と宿主（ATTB）のアタッチメントサイト間の統合を実行します。このプロセスは非常に方向性があります。製品ATTLと属性サイト間の逆切除反応は、ファージにエンコードされた組換え方向性係数がない場合は発生しません。また、取り付け部位の他のペア間で再結合は通常発生しません。鎖交換のメカニズムは、密接に関連する解像度とインバーターゼセリンリコンビナーゼの研究を通じて合理的によく理解されていますが、LSR反応の基本的な側面の多くは、最近まで構造レベルではあまり理解されていませんでした。このレビューでは、LSR-DNA複合体の最近説明された構造モデルに照らして、LSRの数年分の生化学的および分子遺伝学的研究の結果について説明します。焦点は、LSRドメイン構造、LSRがATTPおよびATTBアタッチメントサイトにどのように結合するか、およびATTP結合モードとATTB結合モードの違いを理解することです。LSRSのシンプルさ、サイト選択性、強い方向性は、多種多様な生物における多くの遺伝子工学用途での重要なツールとしての使用につながりました。遺伝子工学と遺伝子治療におけるLSR酵素の重要な潜在的な役割を考えると、LSRの構造とDNA結合特性を理解することは、これらのシステムの特異性と機能を強化または変化させようとする人にとって根本的に重要です。

Large serine recombinases (LSRs) catalyze the movement of DNA elements into and out of bacterial chromosomes using site-specific recombination between short DNA "attachment sites". The LSRs that function as bacteriophage integrases carry out integration between attachment sites in the phage (attP) and in the host (attB). This process is highly directional; the reverse excision reaction between the product attL and attR sites does not occur in the absence of a phage-encoded recombination directionality factor, nor does recombination typically occur between other pairings of attachment sites. Although the mechanics of strand exchange are reasonably well understood through studies of the closely related resolvase and invertase serine recombinases, many of the fundamental aspects of the LSR reactions have until recently remained poorly understood on a structural level. In this review, we discuss the results of several years worth of biochemical and molecular genetic studies of LSRs in light of recently described structural models of LSR-DNA complexes. The focus is understanding LSR domain structure, how LSRs bind to the attP and attB attachment sites, and the differences between attP-binding and attB-binding modes. The simplicity, site-selectivity and strong directionality of the LSRs has led to their use as important tools in a number of genetic engineering applications in a wide variety of organisms. Given the important potential role of LSR enzymes in genetic engineering and gene therapy, understanding the structure and DNA-binding properties of LSRs is of fundamental importance for those seeking to enhance or alter specificity and functionality in these systems.