Filialmigrering
Grenmigrering är den process genom vilken baspar på homologa DNA- strängar byts ut i följd vid en Holliday-övergång , vilket flyttar grenpunkten uppåt eller nedåt i DNA-sekvensen. Grenmigrering är det andra steget av genetisk rekombination , efter utbytet av två enkla DNA-strängar mellan två homologa kromosomer. Processen är slumpmässig och förgreningspunkten kan förskjutas åt båda hållen på strängen, vilket påverkar graden av utbyte av det genetiska materialet. Grenmigrering kan också ses vid DNA-reparation och replikation , när man fyller i luckor i sekvensen. Det kan också ses när en främmande bit av DNA invaderar strängen.
Mekanism
Mekanismen för grenmigrering skiljer sig mellan prokaryoter och eukaryoter .
Prokaryoter
Mekanismen för migration av prokaryota grenar har studerats många gånger i Escherichia coli . I E. coli går proteinerna RuvA och RuvB samman och bildar ett komplex som underlättar processen på ett antal sätt. RuvA är en tetramer och binder till DNA:t vid Holliday-korsningen när den är i öppen X-form. Proteinet binder på ett sätt så att DNA:t som kommer in i/ut från korsningen fortfarande är fritt att rotera och glida igenom. RuvA har en domän med sura aminosyrarester som interfererar med basparen i centrum av korsningen. Detta tvingar isär basparen så att de kan återglödga med baspar på de homologa strängarna.
För att migrering ska kunna ske måste RuvA vara associerad med RuvB och ATP . RuvB har förmågan att hydrolysera ATP, vilket driver förgreningspunktens rörelse. RuvB är en hexamer med helikasaktivitet och binder även DNA. När ATP hydrolyseras roterar RuvB de rekombinerade strängarna samtidigt som de dras ut ur korsningen, men separerar inte strängarna som helikas skulle göra.
Det sista steget i grenmigrering kallas upplösning och kräver proteinet RuvC . Proteinet är en dimer och kommer att binda till Holliday-övergången när det antar den staplade X-formen. Proteinet har endonukleasaktivitet och klyver strängarna på exakt samma gång. Klyvningen är symmetrisk och ger två rekombinerade DNA-molekyler med enkelsträngade brott.
Eukaryoter
Den eukaryota mekanismen är mycket mer komplex och involverar olika och ytterligare proteiner, men följer samma allmänna väg. Rad54 , ett mycket konserverat eukaryotiskt protein, rapporteras oligomerisera på Holliday-korsningar för att främja grenmigrering.
Archaea
En helikas (betecknad Saci-0814) isolerad från den termofila crenarchaeonen Sulfolobus acidocaldarius dissocierade DNA Holliday-övergångsstrukturer och visade grenmigreringsaktivitet in vitro . I en S. acidocaldarius -stam som tagits bort för Saci-0814, reducerades den homologa rekombinationsfrekvensen fem gånger jämfört med föräldrastammen, vilket indikerar att Saci-0814 är involverat i homolog rekombination in vivo . Baserat på dessa bevis verkar det som om Saci-0814 används i homolog rekombination i S. acidocaldarius och fungerar som en grenmigrationshelikas. Homolog rekombination verkar vara en viktig anpassning i hypertermofiler, såsom S. acidocaldarius , för att effektivt reparera DNA-skador. Helicase Saci-0814 klassificeras som en aLhr1 (archaeal long helicase related 1) under superfamilj 2 helikaser, och dess homologer är bevarade bland arkaea.
Kontrollera
Grenmigreringshastigheten beror på mängden tvåvärda joner, speciellt magnesiumjoner (Mg2 + ), som finns närvarande under rekombination. Jonerna bestämmer vilken struktur Holliday-korsningen kommer att anta, eftersom de spelar en stabiliserande roll. När jonerna är frånvarande stöter ryggraden bort varandra och korsningen antar den öppna X-strukturen. I detta tillstånd är migrationen optimal och korsningen kommer att vara fri att röra sig upp och ner i strängarna. När jonerna är närvarande neutraliserar de den negativt laddade ryggraden. Detta gör att trådarna kan röra sig närmare varandra och korsningen antar den staplade X-strukturen. Det är under detta tillstånd som upplösningen kommer att vara optimal, vilket gör att RuvC kan binda till korsningen.