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RecA

RecA es una proteína de 38 kilodaltons esencial para la reparación y el mantenimiento del ADN en bacterias. [2] Se han encontrado homólogos estructurales y funcionales de RecA en todos los reinos de la vida. [3] [4] RecA sirve como arquetipo para esta clase de proteínas homólogas de reparación del ADN . La proteína homóloga se llama RAD51 en eucariotas y RadA en arqueas . [5] [6]

RecA tiene múltiples actividades, todas relacionadas con la reparación del ADN . En la respuesta SOS bacteriana , tiene una función de coproteasa [ 7] en la escisión autocatalítica del represor LexA y del represor λ . [8]

Función

Recombinación homóloga

La proteína RecA se une fuertemente y en grupos largos al ssDNA para formar un filamento de nucleoproteína. [9] La proteína tiene más de un sitio de unión al ADN y, por lo tanto, puede mantener juntas una cadena simple y una doble cadena. Esta característica permite catalizar una reacción de sinapsis de ADN entre una doble hélice de ADN y una región complementaria de ADN monocatenario. El filamento RecA-ssDNA busca similitud de secuencia a lo largo del dsDNA. Un bucle de ADN desordenado en RecA, Loop 2, contiene los residuos responsables de la recombinación homóloga del ADN . [10] En algunas bacterias, la modificación postraduccional de RecA a través de la fosforilación de un residuo de serina en Loop 2 puede interferir con la recombinación homóloga. [11]

Existen múltiples modelos propuestos para la forma en que RecA encuentra ADN complementario. [9] En un modelo, denominado corrección conformacional , el dúplex de ADN se estira, lo que mejora el reconocimiento de la complementariedad de la secuencia. [12] [13] La reacción inicia el intercambio de hebras entre dos dobles hélices de ADN recombinante. Después del evento de sinapsis, en la región heterodúplex comienza un proceso llamado migración de rama . En la migración de rama, una región desapareada de una de las hebras simples desplaza una región apareada de la otra hebra simple, moviendo el punto de ramificación sin cambiar el número total de pares de bases. La migración de rama espontánea puede ocurrir, sin embargo, como generalmente procede por igual en ambas direcciones, es poco probable que complete la recombinación de manera eficiente. La proteína RecA cataliza la migración de rama unidireccional y al hacerlo hace posible completar la recombinación, produciendo una región de ADN heterodúplex que tiene miles de pares de bases de longitud.

Dado que es una ATPasa dependiente del ADN , RecA contiene un sitio adicional para la unión e hidrolización del ATP . RecA se asocia más estrechamente con el ADN cuando tiene ATP unido que cuando tiene ADP unido. [14]

En Escherichia coli , los eventos de recombinación homóloga mediados por RecA pueden ocurrir durante el período posterior a la replicación del ADN cuando los loci hermanos permanecen cercanos. RecA también puede mediar el emparejamiento por homología, la recombinación homóloga y la reparación de roturas del ADN entre loci hermanos distantes que se habían segregado a mitades opuestas de la célula de E. coli . [15]

Transformación natural

La transformación bacteriana natural implica la transferencia de ADN de una bacteria a otra (normalmente de la misma especie ) y la integración del ADN donante en el cromosoma receptor mediante recombinación homóloga , un proceso mediado por la proteína RecA. En algunas bacterias, el gen recA se induce en respuesta a que la bacteria se vuelva competente , el estado fisiológico necesario para la transformación. [16] En Bacillus subtilis, la longitud del ADN transferido puede ser tan grande como un tercio y hasta el tamaño de todo el cromosoma . [17] [18]

Importancia clínica

Se ha propuesto que RecA sea un posible objetivo farmacológico para las infecciones bacterianas. [19] Se han identificado pequeñas moléculas que interfieren con la función de RecA. [20] [21] Dado que muchos antibióticos provocan daños en el ADN y todas las bacterias dependen de RecA para reparar este daño, se podrían utilizar inhibidores de RecA para aumentar la toxicidad de los antibióticos. Los inhibidores de RecA también pueden retrasar o prevenir la aparición de resistencia bacteriana a los fármacos. [19]

Referencias

  1. ^ Chen, Z.; Yang, H.; Pavletich, NP (2008). "Mecanismo de recombinación homóloga a partir de las estructuras RecA–ssDNA/dsDNA". Nature . 453 (7194): 489–4. Bibcode :2008Natur.453..489C. doi :10.1038/nature06971. PMID  18497818. S2CID  4416531.
  2. ^ Horii, T; Ogawa, T; Ogawa, H (enero de 1980). "Organización del gen recA de Escherichia coli". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 77 (1): 313–317. Bibcode :1980PNAS...77..313H. doi : 10.1073/pnas.77.1.313 . PMC 348260 . PMID  6244554. 
  3. ^ Lin, Zhenguo; Kong, Hongzhi; Nei, Masatoshi; Ma, Hong (5 de julio de 2006). "Orígenes y evolución de la familia de genes recA/RAD51: evidencia de duplicación de genes antiguos y transferencia de genes endosimbióticos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 103 (27): 10328–10333. Bibcode :2006PNAS..10310328L. doi : 10.1073/pnas.0604232103 . PMC 1502457 . PMID  16798872. 
  4. ^ Brendel, Volker; Brocchieri, Luciano; Sandler, Steven J.; Clark, Alvin J.; Karlin, Samuel (mayo de 1997). "Comparaciones evolutivas de proteínas similares a RecA en todos los principales reinos de organismos vivos". Journal of Molecular Evolution . 44 (5): 528–541. doi :10.1007/pl00006177. PMID  9115177.
  5. ^ Shinohara, Akira; Ogawa, Hideyuki; Ogawa, Tomoko (1992). "La proteína Rad51 implicada en la reparación y recombinación en S. cerevisiae es una proteína similar a RecA". Cell . 69 (3): 457–470. doi :10.1016/0092-8674(92)90447-k. PMID  1581961. S2CID  35937283.
  6. ^ Seitz, Erica M.; Brockman, Joel P.; Sandler, Steven J.; Clark, A. John; Kowalczykowski, Stephen C. (1998-05-01). "La proteína RadA es un homólogo de la proteína RecA arqueal que cataliza el intercambio de cadenas de ADN". Genes & Development . 12 (9): 1248–1253. doi :10.1101/gad.12.9.1248. ISSN  0890-9369. PMC 316774 . PMID  9573041. 
  7. ^ Horii, Toshihiro; Ogawa, Tomoko; Nakatani, Tomoyuki; Hase, Toshiharu; Matsubara, Hiroshi; Ogawa, Hideyuki (diciembre de 1981). "Regulación de funciones SOS: Purificación de la proteína LexA de E. coli y determinación de su sitio específico escindido por la proteína RecA". Celúla . 27 (3): 515–522. doi :10.1016/0092-8674(81)90393-7. PMID  6101204. S2CID  45482725.
  8. ^ Little, JW (marzo de 1984). "Autodigestión de los represores lexA y fago lambda". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 81 (5): 1375–1379. Bibcode :1984PNAS...81.1375L. doi : 10.1073/pnas.81.5.1375 . PMC 344836 . PMID  6231641. 
  9. ^ ab Henkin, Tina M.; Peters, Joseph E.; Snyder, Larry; Champness, Wendy (2020). Genética molecular de bacterias de Snyder y Champness (quinta edición). Hoboken, Nueva Jersey: Wiley. págs. 368–371. ISBN 9781555819750.
  10. ^ Maraboeuf, Fabrice; Voloshin, Oleg; Camerini-Otero, R. Daniel; Takahashi, Masayuki (diciembre de 1995). "El residuo aromático central en el bucle L2 de RecA interactúa con el ADN". Revista de Química Biológica . 270 (52): 30927–30932. doi : 10.1074/jbc.270.52.30927 . PMID  8537348.
  11. ^ Wipperman, Matthew F.; Heaton, Brook E.; Nautiyal, Astha; Adefisayo, Oyindamola; Evans, Henry; Gupta, Richa; van Ditmarsch, Dave; Soni, Rajesh; Hendrickson, Ron; Johnson, Jeff; Krogan, Nevan; Glickman, Michael S. (octubre de 2018). "La mutagénesis micobacteriana y la resistencia a fármacos están controladas por la inhibición mediada por fosforilación y cardiolipina de la coproteasa RecA". Molecular Cell . 72 (1): 152–161.e7. doi :10.1016/j.molcel.2018.07.037. PMC 6389330 . PMID  30174294. 
  12. ^ Savir, Yonatan; Tlusty, Tsvi (noviembre de 2010). "Búsqueda de homología mediada por RecA como un sistema de detección de señales casi óptimo". Molecular Cell . 40 (3): 388–396. arXiv : 1011.4382 . doi : 10.1016/j.molcel.2010.10.020 . PMID  21070965. S2CID  1682936.
  13. ^ De Vlaminck, Iwijn; van Loenhout, Marjin TJ; Zweifel, Ludovit; den Blanken, Johan; Hooning, Koen; Hage, Susana; Kerssemakers, Jacob; Dekker, Cees (junio de 2012). "Mecanismo de reconocimiento de homología en la recombinación de ADN a partir de experimentos de moléculas duales". Célula molecular . 46 (5): 616–624. doi : 10.1016/j.molcel.2012.03.029 . PMID  22560720.
  14. ^ Reitz, Diedre; Chan, Yuen-Ling; Bishop, Douglas K (diciembre de 2021). "Cómo la función de las proteínas de intercambio de hebras se beneficia de la hidrólisis de ATP". Current Opinion in Genetics & Development . 71 : 120–128. doi :10.1016/j.gde.2021.06.016. PMC 8671154 . PMID  34343922. 
  15. ^ Lesterlin, Christian; Ball, Graeme; Schermelleh, Lothar; Sherratt, David J. (13 de febrero de 2014). "Los haces RecA median el emparejamiento por homología entre hermanas distantes durante la reparación de roturas del ADN". Nature . 506 (7487): 249–253. Bibcode :2014Natur.506..249L. doi :10.1038/nature12868. PMC 3925069 . PMID  24362571. 
  16. ^ Henkin, Tina M.; Peters, Joseph E.; Snyder, Larry; Champness, Wendy (2020). Genética molecular de bacterias de Snyder y Champness (quinta edición). Hoboken, Nueva Jersey: Wiley. pág. 259. ISBN 9781555819750.
  17. ^ Akamatsu, Takashi; Taguchi, Hisataka (enero de 2001). "Incorporación de todo el ADN cromosómico en lisados ​​de protoplastos en células competentes de Bacillus subtilis". Biociencia, biotecnología y bioquímica . 65 (4): 823–829. doi : 10.1271/bbb.65.823 . PMID  11388459. S2CID  30118947.
  18. ^ Saito, Yukiko; Taguchi, Hisataka; Akamatsu, Takashi (marzo de 2006). "Destino del genoma bacteriano transformante tras su incorporación a células competentes de Bacillus subtilis: una longitud continua de ADN incorporado". Journal of Bioscience and Bioengineering . 101 (3): 257–262. doi :10.1263/jbb.101.257. PMID  16716928.
  19. ^ ab Culyba, Matthew J.; Mo, Charlie Y.; Kohli, Rahul M. (16 de junio de 2015). "Objetivos para combatir la evolución de la resistencia adquirida a los antibióticos". Bioquímica . 54 (23): 3573–3582. doi :10.1021/acs.biochem.5b00109. PMC 4471857 . PMID  26016604. 
  20. ^ Merrikh, Houra; Kohli, Rahul M. (octubre de 2020). "Apuntar a la evolución para inhibir la resistencia a los antibióticos". Revista FEBS . 287 (20): 4341–4353. doi :10.1111/febs.15370. ISSN  1742-464X. PMC 7578009 . PMID  32434280. 
  21. ^ Wigle, Tim J.; Singleton, Scott F. (junio de 2007). "Cribado molecular dirigido para inhibidores de la ATPasa RecA". Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters . 17 (12): 3249–3253. doi :10.1016/j.bmcl.2007.04.013. PMC 1933586 . PMID  17499507.