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RecA finds homologous DNA by reduced dimensionality search

机译：通过减少维度搜索，RECA发现同源DNA

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摘要

Homologous recombination is essential for the accurate repair of double-stranded DNA breaks (DSBs)(1). Initially, the RecBCD complex(2) resects the ends of the DSB into 3' single-stranded DNA on which a RecA filament assembles(3). Next, the filament locates the homologous repair template on the sister chromosome(4). Here we directly visualize the repair of DSBs in single cells, using high-throughput microfluidics and fluorescence microscopy. We find that, in Escherichia coli, repair of DSBs between segregated sister loci is completed in 15 +/- 5 min (mean +/- s.d.) with minimal fitness loss. We further show that the search takes less than 9 +/- 3 min (mean +/- s.d) and is mediated by a thin, highly dynamic RecA filament that stretches throughout the cell. We propose that the architecture of the RecA filament effectively reduces search dimensionality. This model predicts a search time that is consistent with our measurement and is corroborated by the observation that the search time does not depend on the length of the cell or the amount of DNA. Given the abundance of RecA homologues(5), we believe this model to be widely conserved across living organisms.
机译：同源重组对于双链DNA断裂（DSB）（1）的准确修复至关重要。最初，RecBCD复合物（2）将DSB的末端切入3'单链DNA，在该单链DNA，在该单链灯丝组装（3）中。接下来，灯丝位于姐妹染色体上的同源修复模板（4）。在这里，我们使用高通量微流体和荧光显微镜直接可视化单细胞中DSB的修复。我们发现，在大肠杆菌中，分离的姐妹基因座之间的DSB修复在15 +/- 5分钟内完成（平均+/- S.D.），具有最小的健身损失。我们进一步表明，搜索需要少于9 +/- 3分钟（平均+/- S.D），并由延伸整个细胞中延伸的薄，高动态的重录丝介导。我们提出了RECA灯丝的架构有效地减少了搜索维度。该模型预测了与我们的测量一致的搜索时间，并通过观察结果来证实，即搜索时间不依赖于细胞的长度或DNA的量。鉴于丰富的重组同源物（5），我们认为这种模型在生物体中被广泛保守。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2021年第7876期|426-429|共4页
  • 作者

    Wiktor Jakub; Gynna Arvid H.; Leroy Prune; Larsson Jimmy; Coceano Giovanna; Testa Ilaria; Elf Johan;

  • 作者单位

    Uppsala Univ Dept Cell & Mol Biol Sci Life Lab Uppsala Sweden;

    Uppsala Univ Dept Cell & Mol Biol Sci Life Lab Uppsala Sweden;

    Uppsala Univ Dept Cell & Mol Biol Sci Life Lab Uppsala Sweden;

    Uppsala Univ Dept Cell & Mol Biol Sci Life Lab Uppsala Sweden;

    KTH Royal Inst Technol Dept Appl Phys Sci Life Lab Stockholm Sweden;

    KTH Royal Inst Technol Dept Appl Phys Sci Life Lab Stockholm Sweden;

    Uppsala Univ Dept Cell & Mol Biol Sci Life Lab Uppsala Sweden;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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