Large unstructured segments are often found in proteins that carry out multiple functions. Yeast Dna2 is an essential enzyme with multiple biochemical activities such as DNA helicase, endonuclease, and DNA binding activities, and is implicated in various DNA transactions including Okazaki fragment maturation, homologous recombination repair, and cell cycle checkpoint activation. The largely unstructured N terminal domain of Dna2 undergoes multiple post-translational modifications and acts as a platform for interaction with various partner proteins. It was also found to direct the enzyme to secondary structure flaps that arise during Okazaki fragment maturation. In this study, we have determined that the minimal region of the N terminal domain of yeast Dna2 necessary to bind hairpin DNA lies within the first 101 amino acids. The results obtained suggest that the N-terminal segment of Dna2 recognizes and binds DNA through the formation of transient heat-stable short $\alpha$-helix. The ability of the segment to bind DNA is dependent on electrostatic interactions. The high-degree of flexibility and the open conformation of the disordered N-terminal region are critical in vivo, since substitution of lysine with $\alpha$-helix promoting alanine residues at positions 41-45 of the N-terminal domain of Dna2 renders mutant cells mildly temperature-sensitive and increases their sensitivity to DNA damaging agents.
여러 기능을 수행하는 단백질에는 고정된구조를 갖지 않고 있는 커다란 부분 (unstructured segment)을 종종 발견할 수 있다. 발아 효모에서 Dna2는 DNA helicase, DNA endonuclease, 및 구조특이적 DNA결합 활성을 가지고 있는 필수 효소이며 오카자키 단편 처리, 상동 재조합 수리, 세포주기 체크포인트 활성화 등을 비롯하여 다양한 DNA 대사에 관여하고 있다. Dna2의 N-말단 영역은 여러 번역후 변형 (post-translational modification)및 다른 단백질과의 상호작용을 위한 장소로 작용하고 있다. 또한 이 영역은Dna2 효소가 지연가닥 합성시 발생하는 2차구조를 지닌(secondary-structured) flap 에 특이적으로 결합하는 활성을 갖고 있다. 본 논문에서 효모 Dna2 N-말단 영역의 처음 101개 아미노산으로 구성된 부위가 hairpin DNA 결합에 중요하며 열안정한 일시적인 $\alpha$-helix구조를 만들어 정전기적 상호 작용을 통해 DNA를 인식하고 결합함을 입증했다. 또한 N-말단 영역의 높은 유연성 및 개방 구조가 생체 내에서 중요성이 있음을 확인했다. Dna2 N-말단 41-45위치의 Lysine 을 $\alpha$-helix구조 형성을 촉진하는 Alanine으로 치환하면 세포성장이 온도감수성을 보이며 DNA 손상 물질에 민감성을 보여주었다.
