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Nse1 和 Nse3 二聚体在 Smc5/6 复合物内塑造 Nse4 蛋白的结构基础。

Structure Basis for Shaping the Nse4 Protein by the Nse1 and Nse3 Dimer within the Smc5/6 Complex.

机构信息

Department of Life Science, Pohang University of Science and Technology, Pohang, Republic of Korea.

Molecular Biology Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY 10065, USA.

出版信息

J Mol Biol. 2021 Apr 30;433(9):166910. doi: 10.1016/j.jmb.2021.166910. Epub 2021 Mar 4.

Abstract

The Smc5/6 complex facilitates chromosome replication and DNA break repair. Within this complex, a subcomplex composed of Nse1, Nse3 and Nse4 is thought to play multiple roles through DNA binding and regulating ATP-dependent activities of the complex. However, how the Nse1-Nse3-Nse4 subcomplex carries out these multiple functions remain unclear. To address this question, we determine the crystal structure of the Xenopus laevis Nse1-Nse3-Nse4 subcomplex at 1.7 Å resolution and examine how it interacts with DNA. Our structural analyses show that the Nse1-Nse3 dimer adopts a closed conformation and forms three interfaces with a segment of Nse4, forcing it into a Z-shaped conformation. The Nse1-Nse3-Nse4 structure provides an explanation for how the lung disease immunodeficiency and chromosome breakage syndrome-causing mutations could dislodge Nse4 from Nse1-Nse3. Our DNA binding and mutational analyses reveal that the N-terminal and the middle region of Nse4 contribute to DNA interaction and cell viability. Integrating our data with previous crosslink mass spectrometry data, we propose potential roles of the Nse1-Nse3-Nse4 complex in binding DNA within the Smc5/6 complex.

摘要

Smc5/6 复合物促进染色体复制和 DNA 断裂修复。在该复合物中,由 Nse1、Nse3 和 Nse4 组成的亚复合物通过与 DNA 结合并调节复合物的 ATP 依赖性活性,被认为发挥多种作用。然而,Nse1-Nse3-Nse4 亚复合物如何执行这些多种功能仍不清楚。为了解决这个问题,我们确定了非洲爪蟾 Nse1-Nse3-Nse4 亚复合物的晶体结构,分辨率为 1.7Å,并研究了它与 DNA 的相互作用。我们的结构分析表明,Nse1-Nse3 二聚体采用封闭构象,并与 Nse4 的一段形成三个界面,迫使它形成 Z 形构象。Nse1-Nse3-Nse4 结构解释了导致肺疾病免疫缺陷和染色体断裂综合征的突变如何使 Nse4 从 Nse1-Nse3 上脱离。我们的 DNA 结合和突变分析表明,Nse4 的 N 端和中间区域有助于 DNA 相互作用和细胞活力。将我们的数据与之前的交联质谱数据整合在一起,我们提出了 Nse1-Nse3-Nse4 复合物在 Smc5/6 复合物中结合 DNA 的潜在作用。

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