The spontaneous replication error and the mismatch discrimination mechanisms of human DNA polymerase β.
The spontaneous replication error and the mismatch discrimination mechanisms of human DNA polymerase β.
复制标题
DOI：
10.1093/nar/gku789
复制
发表时间：
2014
影响因子：
14.9
通讯作者：
Lee S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Koag MC;Nam K;Lee S
为了从分子水平上揭示人DNA聚合酶β（polβ）的自发复制错误和错配识别机制，我们报道了在Mg ~（2+）或Mn ~（2+）存在下，polβ与dG·dTTP和dA·dCTP错配复合的4种晶体结构。结合Mg ~（2+）的基态结构表明，dA·dCTP与Mg ~（2+）形成的复合物为“中间体"构象，而dG·dTTP与Mg ~（2+）形成的复合物为开放构象. Mn 2+结合的“前化学态”结构表明，dA·dCTP-Mn 2+复合物与dA·dCTP-Mg 2+复合物在结构上非常相似，而dG·dTTP-Mn 2+复合物发生了大规模的构象变化，采用了Watson-Crick样的dG·dTTP碱基对和封闭的蛋白质构象。这些结构差异，以及我们的分子动力学模拟研究表明，polβ通过两阶段的错配识别机制增加复制保真度，其中一个处于基态，另一个处于闭合构象状态。在闭合构象状态下，polβ似乎只允许嘌呤·嘧啶碱基对的沃森-克里克样构象，从而基于它们形成沃森-克里克样构象的能力来区分错配的碱基对。总之，本研究为polβ的自发复制错误和复制保真度机制提供了新的见解。
To provide molecular-level insights into the spontaneous replication error and the mismatch discrimination mechanisms of human DNA polymerase β (polβ), we report four crystal structures of polβ complexed with dG•dTTP and dA•dCTP mismatches in the presence of Mg2+ or Mn2+. The Mg2+-bound ground-state structures show that the dA•dCTP-Mg2+ complex adopts an ‘intermediate’ protein conformation while the dG•dTTP-Mg2+ complex adopts an open protein conformation. The Mn2+-bound ‘pre-chemistry-state’ structures show that the dA•dCTP-Mn2+ complex is structurally very similar to the dA•dCTP-Mg2+ complex, whereas the dG•dTTP-Mn2+ complex undergoes a large-scale conformational change to adopt a Watson–Crick-like dG•dTTP base pair and a closed protein conformation. These structural differences, together with our molecular dynamics simulation studies, suggest that polβ increases replication fidelity via a two-stage mismatch discrimination mechanism, where one is in the ground state and the other in the closed conformation state. In the closed conformation state, polβ appears to allow only a Watson–Crick-like conformation for purine•pyrimidine base pairs, thereby discriminating the mismatched base pairs based on their ability to form the Watson–Crick-like conformation. Overall, the present studies provide new insights into the spontaneous replication error and the replication fidelity mechanisms of polβ.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
影响因子：
5.7
作者：
Batra, VK;Beard, WA;Wilson, SH
通讯作者：
Wilson, SH
影响因子：
4.8
作者：
Osheroff, WP;Jung, HK;Kunkel, TA
通讯作者：
Kunkel, TA
影响因子：
4.4
作者：
JORGENSEN, WL;CHANDRASEKHAR, J;KLEIN, ML
通讯作者：
KLEIN, ML
影响因子：
14.9
作者：
Davis IW;Leaver-Fay A;Chen VB;Block JN;Kapral GJ;Wang X;Murray LW;Arendall WB 3rd;Snoeyink J;Richardson JS;Richardson DC
通讯作者：
Richardson DC