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Interaction of double-stranded DNA with polymerized PprA protein from ${it Deinococcus radiodurans}$

デイノコッカスラジオデュランス由来の重合したPprAと2本鎖DNAとの相互作用解析

安達 基泰; 平山 裕士; 清水 瑠美; 佐藤 勝也; 鳴海 一成*; 黒木 良太

Adachi, Motoyasu; Hirayama, Hiroshi; Shimizu, Rumi; Sato, Katsuya; Narumi, Issey*; Kuroki, Ryota

DNAの修復に関与する多機能なPprAは、デイノコッカスラジオデュランスの高度な放射線耐性を促進する重要なタンパク質である。PprAによる放射線耐性機構を解明するために、大腸菌で発現した組換え型PprAと2本鎖DNAとの相互作用解析を実施した。ゲルシフトアッセイにより、PprAとスーパーコイル型のpUC19 DNAとの複合体のゲルシフトが2極性であり、それが1mMのMg, Ca, Srイオンで促進されることが示された。シフトしたバンドの相対的な割合からPprAとスーパーコイル型のpUC19 DNAとの複合体形成のヒル係数および解離定数を計算したところ、1mM Mgイオンの存在下で、それぞれ3.3と0.6$$mu$$Mであった。このことは、PprAがスーパーコイル型のpUC19 DNAに少なくとも281分子結合していることを示しており、ゲル濾過での分離後にUV吸収で見積もられた値と一致した。この結果は、PprAが2本鎖DNAに沿って、直鎖状に重合して結合していることを示唆している。一方で、直鎖状の2本鎖DNAとニックがある環状DNAのバンドシフトに関しては、飽和が見られず、1.3$$mu$$M以上のPprA濃度の時、さらに大きな複合体の形成が確認された。この結果は、DNAに結合したPprAが、ダメージを受けたDNAの末端の会合を濃度依存的に促進していることを示している。

Pleiotropic protein promoting DNA repair A (PprA) is a key protein that facilitates the extreme radioresistance of ${it Deinococcus radiodurans}$. To clarify the role of PprA in the radioresistance mechanism, the interaction between recombinant PprA expressed in Escherichia coli with several double-stranded DNAs was investigated. In a gel-shift assay, the band shift of supercoiled pUC19 DNA caused by the binding of PprA showed a bimodal distribution, which was promoted by the addition of 1 mM Mg, Ca, or Sr ions. The dissociation constant of the PprA-supercoiled pUC19 DNA complex, calculated from the relative portions of shifted bands, was 0.6 $$mu$$M with a Hill coefficient of 3.3 in the presence of 1 mM Mg acetate. This indicates that at least 281 PprA molecules are required to saturate a supercoiled pUC19 DNA, which is consistent with the number of bound PprA molecules estimated by the UV absorption of the PprA-pUC19 complex purified by gel filtration. This saturation also suggests linear polymerization of PprA along the dsDNA. On the other hand, the bands of linear dsDNA and nicked circular dsDNA that eventually formed PprA complexes did not saturate, but created larger molecular complexes when the PprA concentration was greater than 1.3 $$mu$$M. This result implies that DNA-bound PprA aids association of the termini of damaged DNAs, which is regulated by the concentration of PprA.

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分野:Biochemistry & Molecular Biology

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