2012年12月2日，中国科学院生物物理研究所梁栋材院士研究组在最新一期 Nucleic Acids Research 上发表了题为 RecOR complex including RecR N-N dimer and RecO monomer displays a high affinity for ssDNA 的研究成果。
RecFOR是原核生物中重要的DNA损伤修复系统之一。尽管人们对Rec FOR蛋白做了大量的功能和结构研究，然而对于RecFOR同源重组修复机制还知之甚少。在已经报导的晶体结构中，RecR 形成一个donut-like dimer-of-dimers 四体环状结构是RecR结合DNA的功能单位，它参与RecF、RecO与dsDNA 相互结合的模块化作用过程。
在这篇文章中，我们发现来源于Thermus tengcongenesis RecR (TTERecR)在溶液中是以稳定的二体状态存在。通过构建N端和C端的一系列截断体，我们确定了RecR的二体结合面是由N-N端相互作用形成。引起我们兴趣的是，当截去N端16个残基时，RecR16-196在溶液与wild RecR一样是以二体状态存在的，但是它却不能与RecO形成复合物。我们进一步确定了RecR全长和RecR16-196的晶体结构。全长RecR形成了与同源蛋白相似的四聚体环状结构，而截断体RecR16-196的分子间堆积形式是一个二体。这个二体产生于N端的 HhH 结构域和N-to-N 相互作用区的重排，导致形成晶体学四体的C-C 端swap结构域在新的布拉维格子中由于分子内的相互作用也发生重排，从而失去了相互作用。这对于探究Rec FOR分子间的装配组合是一个重要发现。
此外，尽管DNA结合蛋白的环状结构非常吸引人，但是RecR的晶体学四体在DNA binding 重组中却没有意义。RecR只有和RecO形成复合物后才能与线性DNA结合。进一步研究发现，RecOR复合物是由两个RecR分子和一个RecO分子组成，这个异源三聚体对线性ssDNA的亲和能力是它对dsDNA的数百倍。这些结果表明RecFOR在双链DNA损伤修复中对促进SSA（Single strand annealing)过程非常重要。
该项工作得到科技部973计划、国家自然科学基金委员会和中国科学院的资助。（生物谷Bioon.com）
doi: 10.1093/nar/gks889
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RecOR complex including RecR N-N dimer and RecO monomer displays a high affinity for ssDNA
Tang Q, Gao P, Liu YP, Gao A, An XM, Liu S, Yan XX, Liang DC.
RecR is an important recombination mediator protein in the RecFOR pathway. RecR together with RecO and RecF facilitates RecA nucleoprotein filament formation and homologous pairing. Structural and biochemical studies of Thermoanaerobacter tengcongensis RecR (TTERecR) and its series mutants revealed that TTERecR uses the N-N dimer as a basic functional unit to interact with TTERecO monomer. Two TTERecR N-N dimers form a ring-shaped tetramer via an interaction between their C-terminal regions. The tetramer is a result of crystallization only. Hydrophobic interactions between the entire helix-hairpin-helix domains within the N-terminal regions of two TTERecR monomers are necessary for formation of a RecR functional N-N dimer. The TTERecR N-N dimer conformation also affects formation of a hydrophobic patch, which creates a binding site for TTERecO in the TTERecR Toprim domain. In addition, we demonstrate that TTERecR does not bind single-stranded DNA (ssDNA) and binds double-stranded DNA very weakly, whereas TTERecOR complex can stably bind DNA, with a higher affinity for ssDNA than double-stranded DNA. Based on these results, we propose an interaction model for the RecOR:ssDNA complex.
