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生物体不断面临着来自体内的或者环境的损伤压力。为了应对这些潜在的会给DNA稳定性带来风险的压力并且保证遗传信息的准确传递,多种DNA修复系统在细胞内建立起来。而作为修复双链断裂损伤和DNA复制后产生的错配损伤,DNA重组修复(HR)和错配修复(MMR)这两大途径在生物体中扮演了极其重要的角色。在大肠杆菌中,RecA蛋白是执行重组链置换的核心蛋白,而MutL是错配修复系统中的重要的传递配对信号的分子。尽管错配修复蛋白对于异源DNA之间的重组抑制现象很早就被发现,但遗传重组修复与错配修复之间的协同关系的具体机制仍然没有研究清楚。
在本研究中,通过使用far-western和pull-down的方法确定了RecA和MutL之间存在的直接相互作用。这是目前我们所知的第一次报道的错配修复系统蛋白与RecA之间的直接相互作用。通过生化实验还分析了MutL的N端结构域是相互作用的关键结构域。而基于I-SceI内切酶建立的体系则证明了MutL蛋白在DNA双链断裂修复过程中是起到调控作用的:在基因组受到双链断裂损伤时mutL,缺失的菌株显示了更高的修复效率。进一步,我们检测了MutL调节RecA执行的重组功能的具体机制。我们发现MutL是通过降低RecA的ATPase活性而非影响RecA的DNA结合活性来增强对链置换的抑制。
在研究MutL对RecA参与的sossystem途径的调控过程中,我们发现MutL以及关键作用的N端结构域都可以加速RecA对LgxA的水解。而为了进一步解释MutL推动的RecA介导的LexA的水解就足以调控sossystem,我们检测了sosbox诱导的po1B、dinG、clpX、ydjQ、uvrA的转录水平的变化。结果显示这些特异性的基因在MutL存在的菌株中经过诱导DSB处理后表达水平都升高了。
本研究不仅首次报导了RecA和MutL之间相互作用,还揭示了MutL作为一个重要的因子调控遗传重组和sos系统。