Structural and functional characterization of the Spo11 core complex.
Structural and functional characterization of the Spo11 core complex.
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SPO11核心复合物的结构和功能表征。
DOI：
10.1038/s41594-020-00534-w
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发表时间：
2021-01
影响因子：
16.8
通讯作者：
Keeney S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Claeys Bouuaert C;Tischfield SE;Pu S;Mimitou EP;Arias-Palomo E;Berger JM;Keeney S
Spo11 使 DNA 双链断裂 (DSB) 对减数分裂重组至关重要，但它长期以来一直阻碍生化研究。我们提供与合作伙伴 Rec102、Rec104 和 Ski8 纯化的酿酒酵母 Spo11 的分子分析。 Rec102 和 Rec104 共同类似于古菌拓扑异构酶 VI 的 B 亚基，其中 Rec104 占据的位置类似于 Top6B GHKL 型 ATP 酶结构域。出乎意料的是，Spo11 复合物是单体（1:1:1:1 化学计量），与控制 DSB 形成的二聚化一致。 DNA 结合的重建揭示了拓扑异构酶对双链体-双链体连接和弯曲 DNA 的偏好。 Spo11 也以非共价键结合，但与模拟切割产物的 DNA 末端具有高亲和力，这表明了一种加帽 DSB 末端的机制。体外减少 DNA 结合的突变会减弱 DSB 形成、改变 DSB 加工并重塑体内 DSB 景观。我们的数据揭示了 Spo11 核心复合物和 Topo VI 之间的结构和功能相似性，但也突出了反映它们不同生物学作用的差异。
Spo11, which makes DNA double-strand breaks (DSBs) essential for meiotic recombination, has long been recalcitrant to biochemical study. We provide molecular analysis of S. cerevisiae Spo11 purified with partners Rec102, Rec104 and Ski8. Rec102 and Rec104 jointly resemble the B subunit of archaeal Topoisomerase VI, with Rec104 occupying a position similar to the Top6B GHKL-type ATPase domain. Unexpectedly, the Spo11 complex is monomeric (1:1:1:1 stoichiometry), consistent with dimerization controlling DSB formation. Reconstitution of DNA binding reveals topoisomerase-like preferences for duplex-duplex junctions and bent DNA. Spo11 also binds noncovalently but with high affinity to DNA ends mimicking cleavage products, suggesting a mechanism to cap DSB ends. Mutations that reduce DNA binding in vitro attenuate DSB formation, alter DSB processing, and reshape the DSB landscape in vivo. Our data reveal structural and functional similarities between the Spo11 core complex and Topo VI, but also highlight differences reflecting their distinct biological roles.
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