RuvA

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Die DNA-Komponente für Kristallisationsexperimente mit dem RuvA-Protein wurde sorgfältig so entworfen und ihre vier Stränge einzeln synthetisiert, daß nur eine einzige Möglichkeit der Hybridisierung zur kreuzförmigen Struktur möglich ist:


    A 5'                  3' C 
3' T A                      G G 5'
    T G                    A C 
     C T                  A T 
      A T                T T 
       A G              G A 
        C G            T C 
         C G          G A 
          C A        T C 
           T T      G A 
            A T    T C 
             A G  C A 
              C T  G 
                  A 
               T    
              C  A G 
             T G  C G 
            G A    C T 
           T C      A T 
          G A        A A 
         T C          T G 
        G A            C G 
       T C              C G 
      A A                C T 
     A T                  A G 
    G T                    C A 
5' C C                      T A 3'
    G 3'                  5' T

Aus den Röntgendaten des Gesamtkomplexes konnte tatsächlich ein Modell der DNA entworfen werden

. Alle Basen sind gepaart, mit Ausnahme der zentralen A₁₃ und T₁₃

, die jedoch auf ihre N₁₂-Nachbarn gestapelt sind und daher die Helices fortsetzen

. In diesem Komplex sind die vier DNA-Helices um 10° aus der Ebene gekippt

(in Komplex II mit zwei RuvA-Tetrameren als Zange um die DNA wäre der Komplex planar).

In dem hier gezeigten Komplex I kleben vier RuvA-Moleküle an der DNA-Kreuzung

. Jedes Protein-Monomer

besteht aus drei Domänen: Aminosäuren 1-63 in Domäne I

bilden größtenteils ein verzerrtes beta-Faß. Funktionell wichtig ist die Haarnadelschleife mit den sauren Aminosäuren (Glu₅₅ und Asp₅₆)

an ihrer Spitze. Domäne II (64-150)

hat eine helikale Struktur, mit zwei Helix-Haarnadel-Helix-Motiven

, die zur DNA-Erkennung beitragen

. Die Wechselwirkung von RuvA und DNA muß unabhängig von der DNAsequenz sein. Die Kontakte zwischen Protein und DNA werden daher nur zu den Phosphatgruppen der DNA hergestellt

(die polar wechselwirkenden Atome sind als Kugeln markiert). Domäne III (155-203)

ist mit Domäne II durch einen Aminosäurestrang verbunden, der im Kristall ungeordnet ist und deshalb im Modell nicht dargestellt werden kann. Domäne III befindet sich in der Richtung des nächsten Armes der DNA-Kreuzung

. Diese Domäne zeigt keine Wechselwirkung mit der DNA, sondern mit dem RuvB-Komplex, der in vivo an dieser Stelle den DNA-Arm entwindet.

In der Grenzfläche zwischen DNA und RuvA-Tetramer gibt es basische Aminosäuren

, besonders in den hervorspringenden Teilen, die die DNA berühren

. Eine Ausnahme ist der Mittelpunkt des Komplexes: Die sauren Aminosäuren der Haarnadelschleife von Domäne I

liegen alle dicht beieinander und ragen in das Auge der DNA-Kreuzung

. Durch ihre negative Ladung stoßen sie das Phosphat-Rückgrad der DNA ab und halten so das Auge offen

. Die andere Seite der Kreuzung bleibt jedoch zugänglich; hier kann die Resolvase RuvC zwei der DNA-Stränge spalten

. (Die die DNA-Atome darstellenden Kugeln sind hier nicht maßstäblich - realistischer ist diese

Ansicht.)

Literatur:
M Ariyoshi et al, Crystal structure of the Holliday junction DNA in complex with a single RuvA tetramer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97 (2000) 8257-8262

Holliday-DNA mit RuvA-Tetramer (E. coli)