Solution structure of the Mu end DNA‐binding Iβ subdomain of phage Mu transposase: modular DNA recognition by two tethered domains
Solution structure of the Mu end DNA‐binding Iβ subdomain of phage Mu transposase: modular DNA recognition by two tethered domains
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噬菌体 Mu 转座酶 Mu 末端 DNA 结合 Iβ 亚结构域的溶液结构：两个束缚结构域的模块化 DNA 识别
作者：
Silke Schumacher;R. Clubb;M. Cai;K. Mizuuchi;G. Clore;A. Gronenborn
噬菌体Mu转座酶（MuA）在高阶核蛋白复合物的组装过程中结合到Mu基因组的末端。我们研究了MuA末端结合域（i - βγ）的结构和功能。利用多维核磁共振光谱测定了Iβ亚结构域（残基77-174）的三维溶液结构。它由5个α‐螺旋组成，包括螺旋-螺旋-螺旋（HTH） DNA结合基序，由螺旋3和螺旋4组成，并可细分为两个相互作用的结构元件。该结构具有细长的圆盘状外观，从中突出HTH基序的识别螺旋。螺旋2-4的拓扑结构与先前确定的MuA γ亚结构域溶液结构的螺旋1-3非常相似，也与HTH DNA结合蛋白的同源结构域家族非常相似。我们发现，这两个子结构域中的每一个都与22bp识别序列的一半结合，Iβ与更保守的Mu端远端结合位点（β亚位点）结合，Iγ与Mu端近端结合位点（γ亚位点）结合。完整的i - βγ结构域与识别序列结合的亲和力比单独的两个子结构域高100 - 1000倍，表明存在协同效应。我们的研究结果表明，MuA的Mu端DNA结合域具有模块化组织，每个模块作用于22bp结合位点的特定部分。基于目前的结合数据和Iβ和Iγ亚结构域的结构，提出了完整的Iβγ与DNA相互作用的模型。
The phage Mu transposase (MuA) binds to the ends of the Mu genome during the assembly of higher order nucleoprotein complexes. We investigate the structure and function of the MuA end‐binding domain (Iβγ). The three‐dimensional solution structure of the Iβ subdomain (residues 77–174) has been determined using multidimensional NMR spectroscopy. It comprises five α‐helices, including a helix–turn–helix (HTH) DNA‐binding motif formed by helices 3 and 4, and can be subdivided into two interacting structural elements. The structure has an elongated disc‐like appearance from which protrudes the recognition helix of the HTH motif. The topology of helices 2–4 is very similar to that of helices 1–3 of the previously determined solution structure of the MuA Iγ subdomain and to that of the homeodomain family of HTH DNA‐binding proteins. We show that each of the two subdomains binds to one half of the 22 bp recognition sequence, Iβ to the more conserved Mu end distal half (β subsite) and Iγ to the Mu end proximal half (γ subsite) of the consensus Mu end‐binding site. The complete Iβγ domain binds the recognition sequence with a 100‐ to 1000‐fold higher affinity than the two subdomains independently, indicating a cooperative effect. Our results show that the Mu end DNA‐binding domain of MuA has a modular organization, with each module acting on a specific part of the 22 bp binding site. Based on the present binding data and the structures of the Iβ and Iγ subdomains, a model for the interaction of the complete Iβγ domain with DNA is proposed.
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