Nonspecifically bound proteins spin while diffusing along DNA.
Nonspecifically bound proteins spin while diffusing along DNA.
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DOI：
10.1038/nsmb.1716
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发表时间：
2009-12
影响因子：
16.8
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
众所周知，DNA结合蛋白可以在寻找特定结合位点的同时沿着DNA螺旋滑动，但它们的运动路径仍然不清楚。这些蛋白质是经历简单的一维(1D)平移扩散，还是旋转以保持相对于DNA螺旋的特定方向？我们测量了一维扩散常数作为蛋白质大小的函数，同时保持了DNA-蛋白质界面。使用单分子扩散数据的自举分析，我们将结果与纯平移运动和沿DNA的旋转耦合滑动的理论预测进行了比较。这些数据表明，DNA结合蛋白经历了沿着DNA螺旋的旋转耦合滑动，并且可以用一个沿着DNA螺旋在崎岖的自由能环境中的扩散模型来描述。包括8种不同大小蛋白质的一维扩散常数在内的类似分析表明，旋转耦合滑动是一种普遍现象。沿DNA滑动的平均自由能垒为1.1±0.2kBt。这样的小障碍有助于快速寻找结合位点。
It is known that DNA-binding proteins can slide along the DNA helix while searching for specific binding sites, but their path of motion remains obscure. Do these proteins undergo simple one-dimensional (1D) translational diffusion, or do they rotate to maintain a specific orientation with respect to the DNA helix? We measured 1D diffusion constants as a function of protein size while maintaining the DNA-protein interface. Using bootstrap analysis of single-molecule diffusion data, we compared the results to theoretical predictions for pure translational motion and rotation-coupled sliding along the DNA. The data indicate that DNA-binding proteins undergo rotation-coupled sliding along the DNA helix and can be described by a model of diffusion along the DNA helix on a rugged free-energy landscape. A similar analysis including the 1 D diffusion constants of eight proteins of varying size shows that rotation-coupled sliding is a general phenomenon. The average free-energy barrier for sliding along the DNA was 1.1 ± 0.2 kBT. Such small barriers facilitate rapid search for binding sites.
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