梁栋材研究组在DNA损伤修复途径研究中取得新进展

　　2012年12月2日，中国科学院生物物理研究所梁栋材院士研究组在最新一期《Nucleic Acids Research》上发表了题为“RecOR complex including RecR N-N dimer and RecO monomer displays a high affinity for ssDNA”的研究成果。

　　RecFOR是原核生物中重要的DNA损伤修复系统之一。尽管人们对Rec FOR蛋白做了大量的功能和结构研究，然而对于RecFOR同源重组修复机制还知之甚少。在已经报导的晶体结构中，RecR 形成一个donut-like dimer-of-dimers 四体环状结构是RecR结合DNA的功能单位，它参与RecF、RecO与dsDNA 相互结合的模块化作用过程。

　　在这篇文章中，我们发现来源于Thermus tengcongenesis RecR (TTERecR)在溶液中是以稳定的二体状态存在。通过构建N端和C端的一系列截断体，我们确定了RecR的二体结合面是由N-N端相互作用形成。引起我们兴趣的是，当截去N端16个残基时，RecR16-196在溶液与wild RecR一样是以二体状态存在的，但是它却不能与RecO形成复合物。我们进一步确定了RecR全长和RecR16-196的晶体结构。全长RecR形成了与同源蛋白相似的四聚体环状结构，而截断体RecR16-196的分子间堆积形式是一个二体。这个二体产生于N端的 HhH 结构域和N-to-N 相互作用区的重排，导致形成晶体学四体的C-C 端swap结构域在新的布拉维格子中由于分子内的相互作用也发生重排，从而失去了相互作用。这对于探究Rec FOR分子间的装配组合是一个重要发现。

　　此外，尽管DNA结合蛋白的环状结构非常吸引人，但是RecR的晶体学四体在DNA binding 重组中却没有意义。RecR只有和RecO形成复合物后才能与线性DNA结合。进一步研究发现，RecOR复合物是由两个RecR分子和一个RecO分子组成，这个异源三聚体对线性ssDNA的亲和能力是它对dsDNA的数百倍。这些结果表明RecFOR在双链DNA损伤修复中对促进SSA（Single strand annealing)过程非常重要。

　　该项工作得到科技部973计划、国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助。

图解：(A) TTERecOR的表面电势图. (B) TTERecR 二体的N-端结合区与RecO N端1-23 位氨基酸组成的肽链相互作用形成疏水通道. (C) ssDNA 穿过TTERecOR 的疏水结合通道.

　　文章链接：http://nar.oxfordjournals.org/content/40/21/11115.full

（供稿：梁栋材课题组）