Механизм перемещения по ДНК, напоминающий вращение скакалки, у широко распространённого семейства ДНК-хеликаз репарации

Фактор репарации митомицина A представляет семейство ДНК-хеликаз с доменом неизвестной функции (DUF1998). Эти белки участвуют в репарации повреждений ДНК, вызванных митомицином C, однако молекулярные механизмы этого процесса до сих пор не установлены. Мы определили кристаллические структуры фактора репарации митомицина A из Bacillus subtilis отдельно и в комплексе с аналогом АТФ и/или ДНК, а также провели функциональный анализ с учётом структурных данных. Выявлен уникальный набор вспомогательных доменов, присоединённых к ядру из двух доменов RecA. При связывании с ДНК домен, связывающий Zn2+ и включающий домен неизвестной функции, действует как барабан, разворачивающий навес из ассоциированных с хеликазой доменов. В результате субстрат оказывается захвачен, а междоменный линкер натягивается поперёк цепи, на которую загружается хеликаза. Количественный анализ связывания с ДНК, стимулируемой ДНК АТФазной активности и активности хеликазы у фермента дикого типа и его мутантных вариантов, а также характер координации аналога АТФ позволяют предположить, что фактор репарации митомицина A использует сходные АТФазозависимые конформационные изменения для перемещения по ДНК, при этом линкер, подобно скакалке, перескакивает через нуклеотиды. Электростатический рельеф поверхности указывает вероятную траекторию вытесняемой цепи ДНК. Полученные результаты раскрывают уникальные молекулярные механизмы широко распространённого семейства ДНК-хеликаз репарации, связанных с устойчивостью бактерий к антибиотикам.