Homologous Recombination in Prokaryotes

Summary

Der Reparaturmechanismus von Doppelstrangbrüchen in prokaryotischer DNA erfolgt durch homologe Rekombination. Dabei spielt das Enzym RecBCD eine Schlüsselrolle, indem es DNA aufwindet und abbaut, um Einzelstrang-DNA zu erzeugen. Die Aktivität von RecA erleichtert den Austausch von Strängen und die Invasion von homologer DNA. Dies führt zur Bildung von Heteroduplex-DNA, die durch DNA-Polymerasen ergänzt wird. Die Holiday-Junction, ein strukturelles Kreuz von DNA-Strängen, wird durch die Proteine RuvA und RuvB gesteuert, wobei RuvC schließlich die Junctions auflöst und die DNA wieder repariert.

Takeaways

• 😀 Der Mechanismus der homologen Rekombination hilft bei der Reparatur von Doppelstrangbrüchen in prokaryotischen Zellen.
• 😀 Doppelstrangbrüche entstehen durch ionisierende Strahlung und DNA-Schäden wie Lesionen und unpaarige Nicks in den DNA-Strängen.
• 😀 Das Enzym RecBCD enthält sowohl DNA-Helikase- als auch Nuklease-Aktivitäten, um die DNA zu entwindern und abzubauen.
• 😀 RecBCD nutzt die Energie der ATP-Hydrolyse, um DNA zu verarbeiten und wird durch spezifische kurze DNA-Sequenzen, sogenannte Kisten, gesteuert.
• 😀 RecB und RecD sind die DNA-Helikasen, die ATP-Hydrolyse nutzen, um die DNA-Stränge zu entwirren.
• 😀 RecB entwindet die DNA langsamer in 3' zu 5' Richtung und erzeugt eine einzelsträngige DNA-Schleife.
• 😀 RecD entwindet die DNA schneller in 5' zu 3' Richtung und hilft, die Verdauung der 5'-Enden zu erhöhen.
• 😀 RecC erkennt Kisten-Stellen und bindet eng daran, um zu verhindern, dass der Komplex die gesamten 3'-Enden abbaut.
• 😀 Rekombinationsproteine wie RecA spielen eine wichtige Rolle bei der homologen Rekombination, indem sie die einzelsträngige DNA durch Wechselwirkungen mit RecB beladen.
• 😀 Nach der Strandinvasion wird heteroduplexe DNA gebildet, und DNA-Polymerase füllt die Lücken, indem sie die komplementären Basenpaare zur Matrizenstrang synthetisiert.
• 😀 Das Holiday-Junction wird durch RV-A und RV-B-Proteine entlang der DNA verschoben und schließlich durch das dimerische Protein RuvC aufgelöst.
• 😀 RuvC erkennt und schneidet die beiden homologen DNA-Stränge an denselben Polaritäten, wodurch Patch- und Splicing-Strukturen entstehen.

Q & A

Was ist der Hauptmechanismus zur Reparatur von Doppelstrangbrüchen in Prokaryoten?

Der Hauptmechanismus zur Reparatur von Doppelstrangbrüchen in Prokaryoten ist die homologe Rekombination.

Wie entstehen Doppelstrangbrüche in DNA?

Doppelstrangbrüche in DNA entstehen durch ionisierende Strahlung und DNA-Schäden wie Läsionen und ungepaarte Nicks in den DNA-Strängen.

Welche Funktion hat das Enzym RecBCD?

RecBCD ist ein Enzym, das sowohl Helikasen- als auch Nuklease-Aktivitäten enthält, um die DNA zu entwinden und zu degradieren, wodurch einzelsträngige DNA erzeugt wird.

Wie wird die Aktivität von RecBCD gesteuert?

Die Aktivität von RecBCD wird durch spezifische kurze DNA-Sequenzen namens Kismet-Stellen (Kis-Stellen) gesteuert.

Welche Untereinheiten hat das RecBCD-Enzym und welche Funktionen erfüllen sie?

RecBCD besteht aus drei Untereinheiten: RecB, RecC und RecD. RecB und RecD sind Helikasen, die ATP-Hydrolyse nutzen, um die DNA zu entwindenden, wobei RecB die DNA langsamer in 3'-5'-Richtung und RecD schneller in 5'-3'-Richtung entwindet.

Was ist die Rolle von RecA in der homologen Rekombination?

RecA ist ein Strand-Austauschprotein, das eine entscheidende Rolle in der homologen Rekombination spielt, indem es sich an einzelsträngige DNA anlagert und den Austausch von DNA-Strängen ermöglicht.

Was passiert nach der Strand-Invasion in der homologen Rekombination?

Nach der Strand-Invasion wird DNA-Polymerase aktiviert, um die Lücke zu füllen, indem sie den 3'-Ende des eindringenden Strangs verlängert und komplementäre Basen zum Matrizenstrang synthetisiert.

Was ist die Holiday-Junction und wie wird sie gebildet?

Die Holiday-Junction ist eine Struktur, die durch den Kreuzung von DNA-Strängen in einem homologen Rekombinationsprozess entsteht, und wird nach der Strand-Invasion gebildet.

Welche Proteine sind an der Migration der Holiday-Junction beteiligt?

Die Migration der Holiday-Junction wird durch die Proteine RV A und RV B stimuliert, wobei RV A das Junction erkennt und bindet und RV B die Energie bereitstellt, um die Junction entlang der DNA zu bewegen.

Wie wird die Holiday-Junction aufgelöst?

Die Holiday-Junction wird durch das dimerische Protein RV SE aufgelöst, das die Junction erkennt und die zwei homologen DNA-Stränge mit der gleichen Polarität schneidet, um die Stränge zu ligieren und Patch- oder Splicing-Strukturen zu erzeugen.