通過蛋白與蛋白、蛋白與DNA相互作用控制ssDNA結(jié)合蛋白的相分離
01
文章背景簡介
BACKGROUND INTRODUCTION
在所有生命系統(tǒng)中,單鏈DNA結(jié)合蛋白(SSB)是必不可少的,并且參與基因組的維護。原核生物具有結(jié)構(gòu)保守的SSB蛋白,與ssDNA形成核蛋白絲,以保護其免受退火和有害化學(xué)的損傷。此外,SSB通過蛋白-蛋白相互作用還可以將必需的DNA代謝酶招募到作用位點。在大腸桿菌中,SSB的功能單元由四個寡核苷酸/寡糖結(jié)合(OB)折疊,組裝成一個保守的三維(3D)結(jié)構(gòu)。重要的是,絕大多數(shù)細菌編碼至少一種SSB變體,其中OB折疊后面有一個“尾部”區(qū)域,可以細分為固有無序連接(IDL)區(qū)和C端肽(CTP,C端9個氨基酸)區(qū)。SSB的IDL是少數(shù)已知的具有普遍保守傾向的結(jié)構(gòu)紊亂蛋白區(qū)域;但是CTP的長度和氨基酸組成并不保守,相比之下,CTP的序列在細菌中高度保守。
在過去的幾年里,許多真核和病毒蛋白被證明能形成動態(tài)液體凝聚物,稱為無膜細胞器,在正常的細胞生理和應(yīng)激耐受性中發(fā)揮著重要作用。這些凝聚物包括核仁、應(yīng)激顆粒、P小體、神經(jīng)元顆粒和異染色質(zhì),它們通過液-液相分離(LLPS)形成,由多價弱蛋白-蛋白或蛋白-核酸相互作用驅(qū)動,主要由蛋白質(zhì)的固有無序區(qū)域(IDRs)介導(dǎo)。驅(qū)動相分離的蛋白質(zhì)及其特定的相互作用物質(zhì)高度集中在凝聚物中,而凝聚物的含量也可以通過相界與周圍環(huán)境進行動態(tài)交換。
SSB的模塊化結(jié)構(gòu)、與多個結(jié)合蛋白相互作用的能力、IDL區(qū)域、保守的短線性CTP基序、以及在基因組修復(fù)過程中的重要作用,都促使科研工作者提出了一個假設(shè):SSB可能通過LLPS驅(qū)動液體凝聚物的形成。
2020年10月匈牙利羅蘭大學(xué)Gábor M. Harami等研究人員在《PNAS》(綜合性期刊1區(qū),IF=11.205)發(fā)表了題為“Phase separation by ssDNA binding protein controlled via protein?protein and protein?DNA interactions”的文章。本文報道了一種細胞如何動員DNA修復(fù)蛋白及時響應(yīng)基因組應(yīng)激并啟動DNA修復(fù)單鏈DNA的分子機制。作者發(fā)現(xiàn):SSB作為基因組代謝的核心參與者可以在生理條件下進行動態(tài)相分離。SSB凝聚物能夠儲存各種各樣的與SSB相互作用的DNA修復(fù)蛋白。在基因組受損期間,SSB和與SSB相互作用的蛋白可以快速動員到DNA損傷位點。
02
所用到的主要方法
METHODS
1. LLPS生物信息學(xué)分析(PIR、PLAAC、CatGranule)
2. 熒光各向異性測定
3. 濁度測量
4. 電泳遷移率測定
5. 離心法濃度測定
6. 熒光實驗中的圖像處理和粒子分析
7. 熒光漂白恢復(fù)實驗(FRAP)
03
文章主要內(nèi)容摘要
ABSTRACT
細菌單鏈(ss)DNA結(jié)合蛋白(SSB)對于基因組的復(fù)制和維持至關(guān)重要。SSBs序列包括一個保守的ssDNA結(jié)合域,一個不太保守的固有無序連接子(IDL)和一個高度保守的C-末端肽基序(CTP)。本文中,作者發(fā)現(xiàn)大腸桿菌SSB蛋白通過蛋白質(zhì)所有結(jié)構(gòu)域的多方面相互作用,形成液-液相分離凝聚物。SSB、ssDNA和SSB相互作用分子在凝聚物中高度集中,而相分離總體上是由SSB和ssDNA的化學(xué)計量學(xué)調(diào)控的。結(jié)合最近亞細胞SSB定位模式的結(jié)果,作者指出了一種保守機制:通過這種機制,細胞儲存了SSB和SSB相互作用的蛋白庫。動態(tài)相分離使這個蛋白庫能夠快速動員,并保護暴露的ssDNA以及修復(fù)受DNA損傷影響的基因組位點。
原文標(biāo)題 : 通過蛋白與蛋白、蛋白與DNA相互作用控制ssDNA結(jié)合蛋白的相分離

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