大腸菌の不一致修復と制限エンドヌクレアーゼの口の関係におけるMUTH活性化の構造的基盤

Muts、Mutl、およびMuthは、大腸菌のDNA複製中に犯されたミスを修正するために、メチル指向DNAミスマッチ修復の開始に3つの必須タンパク質です。Muthは、新しく合成および非メチル化された娘ストランド5 'を、半メチル化された二重でシーケンスD（GATC）に切断します。MUTHの活性化には、MutsとMutlによるDNAの不一致の認識が必要です。MUTHを2つのスペースグループで結晶化し、それぞれ解像度1.7と2.3で構造を解決しました。Muthの活性部位は、結晶構造の比較によって明らかにされるように、互いに比較的ピボットする2つのサブドメイン間の界面にあり、これはおそらくヌクレアーゼ活性を調節します。MUTHの2つのサブドメインの相対的な動きは、突出したC末端ヘリックスの位置と相関しています。このヘリックスは、MutsとMutlがDNAの不一致の検出を伝達し、MUTHを活性化する分子レバーとして機能するように見えます。SAU3AIとの配列相同性とPVUIIエンドヌクレアーゼとの構造的類似性により、MUTHは明らかにこれらの酵素と発散的な進化により関連しており、これは、II型制限エンドヌクレアーゼが共通の祖先から進化したことを示唆しています。

MutS, MutL and MutH are the three essential proteins for initiation of methyl-directed DNA mismatch repair to correct mistakes made during DNA replication in Escherichia coli. MutH cleaves a newly synthesized and unmethylated daughter strand 5' to the sequence d(GATC) in a hemi-methylated duplex. Activation of MutH requires the recognition of a DNA mismatch by MutS and MutL. We have crystallized MutH in two space groups and solved the structures at 1.7 and 2.3 A resolution, respectively. The active site of MutH is located at an interface between two subdomains that pivot relative to one another, as revealed by comparison of the crystal structures, and this presumably regulates the nuclease activity. The relative motion of the two subdomains in MutH correlates with the position of a protruding C-terminal helix. This helix appears to act as a molecular lever through which MutS and MutL may communicate the detection of a DNA mismatch and activate MutH. With sequence homology to Sau3AI and structural similarity to PvuII endonuclease, MutH is clearly related to these enzymes by divergent evolution, and this suggests that type II restriction endonucleases evolved from a common ancestor.