Toprim-タイプIAおよびIIトポイソメラーゼ、DNAGタイプのプリマーゼ、古いファミリーヌクレアーゼおよびリクスタンパク質の保存された触媒ドメイン

反復プロファイルの検索と構造モデリングは、細菌のDNAG型プリマゼ、細菌と古細菌の小さなプリマーゼ様タンパク質、II型およびタイプIIトポイソメラーゼ、古いファミリーの細菌および古細菌のヌクレアーゼ、およびレクスト/Mファミリーの細菌DNA修復タンパク質を示しています。指定されたToprim（Topoisomerase-Primase）ドメインに指定された共通ドメインが含まれています。ドメインは約100個のアミノ酸で構成され、2つの保存されたモチーフがあり、そのうちの1つは保存されたグルタミン酸の中心、もう1つは2つの保存されたアスパラギン酸塩（DXD）です。TOPO IAおよびTOPO IIの構造の検査とプライマーズのTOPRIMドメインのモデリングにより、コンパクトなベータ/アルファフォールドが明らかになり、保存された負に帯電した残基が並置され、TOPO IAおよびTOPO IIで見られる挿入物があります。保存されたグルタミン酸は、プリマゼによるヌクレオチド重合およびトポイソメラーゼによる再結合、およびトポイソメラーゼおよびヌクレアーゼによる鎖切断の一般的な酸としての一般的な塩基として作用する可能性があります。触媒作用におけるこのグルタミン酸の役割は、PrimasesおよびTopo IAに関する部位指向の突然変異誘発データによってサポートされています。DXDモチーフは、すべてのTopRIM含有酵素の活性に必要なMg2+を調整する場合があります。すべての生命体の共通の祖先は、ヌクレオチジルトランスフェーゼとポリヌクレオチド切断活性の両方を持っていた可能性のあるプロトタイプToprim酵素をコードすることができます。

Iterative profile searches and structural modeling show that bacterial DnaG-type primases, small primase-like proteins from bacteria and archaea, type IA and type II topoisomerases, bacterial and archaeal nucleases of the OLD family and bacterial DNA repair proteins of the RecR/M family contain a common domain, designated Toprim (topoisomerase-primase) domain. The domain consists of approximately 100 amino acids and has two conserved motifs, one of which centers at a conserved glutamate and the other one at two conserved aspartates (DxD). Examination of the structure of Topo IA and Topo II and modeling of the Toprim domains of the primases reveal a compact beta/alpha fold, with the conserved negatively charged residues juxtaposed, and inserts seen in Topo IA and Topo II. The conserved glutamate may act as a general base in nucleotide polymerization by primases and in strand rejoining by topoisomerases and as a general acid in strand cleavage by topoisomerases and nucleases. The role of this glutamate in catalysis is supported by site-directed mutagenesis data on primases and Topo IA. The DxD motif may coordinate Mg2+that is required for the activity of all Toprim-containing enzymes. The common ancestor of all life forms could encode a prototype Toprim enzyme that might have had both nucleotidyl transferase and polynucleotide cleaving activity.