Structural and dynamic basis of DNA capture and translocation by mitochondrial Twinkle helicase.
Structural and dynamic basis of DNA capture and translocation by mitochondrial Twinkle helicase.
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DOI：
10.1093/nar/gkac1089
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发表时间：
2022-11-11
影响因子：
14.9
通讯作者：
Gao, Yang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li, Zhuo;Kaur, Parminder;Lo, Chen-Yu;Chopra, Neil;Smith, Jamie;Wang, Hong;Gao, Yang
Twinkle是一种线粒体复制解旋酶，可以自装载到线粒体DNA上并解旋。Twinkle上的近60个突变与人类线粒体疾病有关。使用冷冻电子显微镜（cryo-EM）和高速原子力显微镜（HS-AFM），我们获得了脊椎动物Twinkle同源物与DNA的原子分辨率结构，并实时捕获Twinkle如何自加载到DNA上。我们的数据突出了Twinkle的非催化N-末端结构域的重要作用。N-末端结构域直接接触C-末端解旋酶结构域，并且接触界面是疾病相关突变的热点。界面处的突变使Twinkle六聚体不稳定并降低解旋酶活性。利用HS-AFM，我们观察到一个高度动态的Twinkle结构域，这可能是N-末端结构域，可以突出约15 nm，以瞬时捕获附近的DNA并初始化Twinkle加载到DNA上。此外，结构分析和亚基掺杂实验表明，Twinkle水解ATP stochemical，这是不同于相关的解旋酶从噬菌体。
Twinkle is a mitochondrial replicative helicase which can self-load onto and unwind mitochondrial DNA. Nearly 60 mutations on Twinkle have been linked to human mitochondrial diseases. Using cryo-electron microscopy (cryo-EM) and high-speed atomic force microscopy (HS-AFM), we obtained the atomic-resolution structure of a vertebrate Twinkle homolog with DNA and captured in real-time how Twinkle is self-loaded onto DNA. Our data highlight the important role of the non-catalytic N-terminal domain of Twinkle. The N-terminal domain directly contacts the C-terminal helicase domain, and the contact interface is a hotspot for disease-related mutations. Mutations at the interface destabilize Twinkle hexamer and reduce helicase activity. With HS-AFM, we observed that a highly dynamic Twinkle domain, which is likely to be the N-terminal domain, can protrude ∼5 nm to transiently capture nearby DNA and initialize Twinkle loading onto DNA. Moreover, structural analysis and subunit doping experiments suggest that Twinkle hydrolyzes ATP stochastically, which is distinct from related helicases from bacteriophages.
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影响因子：
64.8
作者：
Jumper J;Evans R;Pritzel A;Green T;Figurnov M;Ronneberger O;Tunyasuvunakool K;Bates R;Žídek A;Potapenko A;Bridgland A;Meyer C;Kohl SAA;Ballard AJ;Cowie A;Romera-Paredes B;Nikolov S;Jain R;Adler J;Back T;Petersen S;Reiman D;Clancy E;Zielinski M;Steinegger M;Pacholska M;Berghammer T;Bodenstein S;Silver D;Vinyals O;Senior AW;Kavukcuoglu K;Kohli P;Hassabis D
通讯作者：
Hassabis D
影响因子：
8.8
作者：
Eickhoff, Patrik;Kose, Hazal B.;Costa, Alessandro
通讯作者：
Costa, Alessandro
影响因子：
56.9
作者：
Gao, Yang;Cui, Yanxiang;Yang, Wei
通讯作者：
Yang, Wei
DOI：
10.1107/s2059798318006551
发表时间：
2018-06-01
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Structural biology
影响因子：
--
作者：
Afonine PV;Poon BK;Read RJ;Sobolev OV;Terwilliger TC;Urzhumtsev A;Adams PD
通讯作者：
Adams PD
影响因子：
16
作者：
Fuste, Javier Miralles;Wanrooij, Sjoerd;Falkenberg, Maria
通讯作者：
Falkenberg, Maria