Multiple conformational states of DnaA protein regulate its interaction with DnaA boxes in the initiation of DNA replication.
Multiple conformational states of DnaA protein regulate its interaction with DnaA boxes in the initiation of DNA replication.
复制标题
DnaA 蛋白的多种构象状态在 DNA 复制起始过程中调节其与 DnaA 盒的相互作用。
DOI：
10.1016/j.bbagen.2017.06.013
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Biswas,SubhasisB
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Patel,MeeraJ;Bhatia,Lavesh;Yilmaz,Gulden;Biswas-Fiss,EstherE;Biswas,SubhasisB
DnaA蛋白是原核生物基因组DNA复制的启动子。它与DNA复制起点的特定DNA序列结合，并在下游解旋富含AT的小序列，用于复制体的组装。激活DnaA使其能够结合和组织起始DNA并导致复制起始的机制尚不清楚。在这项研究中，我们已经开发了双标记的荧光DnaA探针，结合DNA，核苷酸，大豆孢子形成蛋白，使用荧光共振能量转移（FRET）分析DnaA蛋白的构象状态。我们的研究表明，DnaA蛋白在与底物结合时发生了很大的构象变化，并且有多种不同的构象状态使其能够启动DNA复制。DnaA蛋白在与ATP和DNA结合时，呈松弛构象，膨胀约15 μ m，形成ATP·DnaA·DNA复合物。结合ATP水解为ADP导致复合物内DnaA的收缩。DnaA的松弛构象可能是形成多蛋白ATP·DnaA·DNA复合物所必需的。在孢子形成的开始，大豆结合到DNA阻止其构象松弛。Soj·ADP阻断了DnaA的激活，提示Soj·ADP可能通过将DNA复制起始转变为孢子形成的机制。我们的研究表明，DnaA蛋白的多种构象状态调节其与DNA的结合在DNA复制的起始。
DnaA protein is the initiator of genomic DNA replication in prokaryotes. It binds to specific DNA sequences in the origin of DNA replication and unwinds small AT-rich sequences downstream for the assembly of the replisome. The mechanism of activation of DnaA that enables it to bind and organize the origin DNA and leads to replication initiation remains unclear. In this study, we have developed double-labeled fluorescent DnaA probes to analyze conformational states of DnaA protein upon binding DNA, nucleotide, and Soj sporulation protein using Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET). Our studies demonstrate that DnaA protein undergoes large conformational changes upon binding to substrates and there are multiple distinct conformational states that enable it to initiate DNA replication. DnaA protein adopted a relaxed conformation by expanding ~ 15 Å upon binding ATP and DNA to form the ATP·DnaA·DNA complex. Hydrolysis of bound ATP to ADP led to a contraction of DnaA within the complex. The relaxed conformation of DnaA is likely required for the formation of the multi-protein ATP·DnaA·DNA complex. In the initiation of sporulation, Soj binding to DnaA prevented relaxation of its conformation. Soj·ADP appeared to block the activation of DnaA, suggesting a mechanism for Soj·ADP in switching initiation of DNA replication to sporulation. Our studies demonstrate that multiple conformational states of DnaA protein regulate its binding to DNA in the initiation of DNA replication.
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