Cnu is a nucleoid protein that associates with oriC, the replication origin of the Escherichia coli, and shares a high degree of sequence homology with Hha/YmoA family proteins which bind to chromatin and regulate the expression of E. coli virulence genes in response to changes in temperature or ionic strength. Here, we characterize the solution structure of Cnu and the interaction between the Cnu and H-NS. Cnu consists of three a-helices which are similar to those of the Hha but it is very flexible at C-terminal region and lacks the fourth a-helix which is present in the Hha. The helices of Cnu are destabilized at elevated ionic strength in metal ion-dependent manner. Although Cnu and Hha share similar structures and comparable binding affinities for H-NS, the NMR characteristics observed for the Cnu-H-NS interaction are remarkably different from those of the Hha-H-NS interaction in binding dynamics or kinetics, which taken together with the structural differences may provide an insight into the functions of Cnu and Hha.
Recently the C-terminal polymerase-binding domain of Rev1 was found to play a crucial role in the mutagenic DNA damage tolerance and be highly conserved among different organisms. Together with previous reports that this domain interacted with three other Y-family polymerase, kappa, eta and iota in both human and mouse, the C-terminal polymerase binding domain of Rev1 was proposed to play as the scaffold role in the translesional synthesis to recruit the different translesional DNA polymerases based on the different DNA damaged types. Despite its important biological function, little is known for the structural information on the polymerase binding domain of Rev1 and its related interaction with polymerase kappa, eta and iota. Here, we report the first solution structure on the polymerase binding domain of human Rev1 in the bound form with polymerase kappa. The overall structure shows that the polymerase binding domain of hRev1 consists of four a-helices anti-parallel oriented to each other in a W shape and three of the four a-helices form a hydrophobic core for the polymerase kappa binding. Further chemical shift perturbation and double titration experiments show that all three polymerases kappa, eta and iota share the same binding interface and compete for each other for the binding with polymerase binding domain of hRev1. The structural information on the bound form polymerase binding domain of hRev1 and its interaction with polymerase kappa, eta and iota provides the structural basis for the platform role of hRev1 in the translesional synthesis and potential implications as the radiosensitizer for the cancer treatment.
cnu는 대장균의 복제시발점인 oirC와 관련된 뉴클레오이드 단백질로, 크로마틴과 결합하는 Hha/YmoA 계열 단백질과 높은 아미노산 서열 상동성을 가지고 있으며, 온도나 이온세기의 변화에 반응하여 대장균 독성 유전자의 발현을 조절하는 것으로 알려져 있습니다.. 이에 우리는 용해상태의 cnu구조와 cnu와 h-ns간의 결합을 설명하고자 합니다. cnu의 구조는 Hha와 유사한 세 개의 알파 나선구조로 구성되어 있지만, c-말단지역은 유연하고, Hha에 존재하는 네 번째 알파나선구조는 없다는 점에서 다릅니다. 그래서 금속을 이용한 실험에서 cnu에 금속 이온의 이온세기를 높이면 불안정해짐을 관측할 수 있었습니다. 비록 cnu와 Hha가 유사한 구조를 가지고 있고 h-ns에 대한 결합친화력이 비슷할지라도, cnu-hns간의 상호작용을 NMR로 관찰해보면 결합 동역학에서의 hha-h-ns간의 상호작용은 현저하게 다름을 알 수 있었습니다. 이러한 구조적인 차이점들은 cnu와 hha의 기능을 바라보는데 새로운 시각을 제시 할 것이라고 기대됩니다.
최근에 rev1의 c- 말단지역인 폴리메라아제 결합 지역이 돌연변이 생성을 유발하는 유전자 손상내성에 중요한 역할을 하고 다른 개체들 사이에서 높게 보전되었다고 알려져 있습니다. 게다가 이 지역이 세 개의 다른 y-family인 폴리메라아제 카파와 에타와 이오타와 결합한다는 연구보고서에 따르면, rev1의 c-말단쪽의 폴리메라아제 결합지역은 다른 유전자의 손상된 유형에 근거하여 다른 translesional 유전자 폴리메라아제를 불러오기 위해 translesional 합성에서 scaffold 역할을 하는 것처럼 제시되고 있습니다. 그러한 중요한 생물학적 기능에도 불구하고 rev1의 폴리메라아제 결합 지역과 그 부분과 상호작용한다고 알려진 세 개의 폴리메라아제들에 관한 구조적인 정보는 많지 않습니다. 이에 우리는 폴리메라아제에서 카파와 결합한 상태인 human rev1의 폴리메라아제 결합 지역의 용해 상태의 구조를 밝히고자 합니다. 전체적인 구조를 살펴보면, human rev1의 폴리메라아제 결합 지역은 네 개의 알파나선 구조들이 서로 다른 방향으로 배열되어 w 모양을 이루고 있고 특히 네 개의 알파나선 중 세 개는 폴리메라아제 중 카파와의 결합을 위해 소수성 핵을 형성하고 있습니다. 게다가 화학적 이동 perturbation과 두 번의 적정 실험을 통하여 세 개의 폴리메라아제들이 같은 결합 경계면을 가지고 있고 human rev1의 폴리메라아제 결합 지역과 결합하기 위해 서로 경쟁하고 있음을 밝혀냈습니다. 그래서 human rev1의 폴리메라아제 결합 지역에 폴리메라아제 카파와 에타와 이오타 들의 결합된 형태들의 구조적 정보와 그것의 상호작용은 translesional 합성에서 human rev1의 platform 역할을 위한 구조적인 근거를 제시하고 암 치료를 위한 방사선 감수성 증가물질처럼 잠재적인 관련성을 보여 줄 것이라고 생각됩니다.
