Single-molecule Fluorescence Study on the Filament Dynamics of RecA
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 김도석
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 바이오융합기술학 협동과정
- 식별자(기타) 000000107522
- 본문언어 영어
목차
Escherichia coli RecA protein plays an important role in the DNA repair via homologous recombination and in regulation of SOS response. It forms nucleoprotein filament on single-stranded DNA which allows DNA to be stretched out and helps to search the homologous sequence. Other DNA repair pathways such as fork regression, DNA end invasion steps, and mutagenic lesion bypass have been found to be promoted by RecA. In this study, biochemical properties of RecA filament formed on single-stranded DNA were characterized in various chemical conditions using single molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) assay. Hidden Marcov modeling allowed us to directly obtain the RecA monomer association and dissociation rate from FRET time trajectory. Based on the results, the high stability of the filament at low pH was explained by an increase of the association rate and a decrease of the dissociation rate. It was also found that the dissociation rate was strongly correlated with the ATPase activity in DNA sequence dependent manor. Finally, with the results from ATP titration and a series of flow experiments, ATP hydrolysis in RecA-ssDNA binding cycle was discussed.
목차
RecA 단백질은 single-stranded DNA에 오른쪽 나선 구조의 단백질-DNA 복합체를 형성함으로써, 상동 재조합 및 SOS response 조절 등의 DNA 복구과정에 매우 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 single-stranded DNA에 형성된 RecA-DNA 복합체의 생화학적 특성을 다양한 화학적 환경 하에서 연구하였다. 형광 공명 에너지 전이법 (Fluorescence Resonance Energy Transfer)을 이용한 단분자 분광학을 통해 RecA 단위체의 결합 및 분리 현상을 실시간으로 관찰하는 것이 가능하였으며, 에너지 전이 효율의 시간에 대한 변화를 Hidden Marcov 방법을 이용해 분석함으로써, 결합 및 분리 속도를 측정할 수 있었다. 실험을 통해 용액의 pH값이 낮아질수록 단위체의 결합 속도가 증가하는 반면 분리 속도는 오히려 줄어듦으로써, 안정적인 RecA-DNA 복합체가 형성되는 것을 알 수 있었으며, RecA의 ATP 가수분해 속도와 단위체의 분리 속도가 DNA 염기서열과 상호 상관 관계가 있음을 밝혀내었다. 또한 Adenosine nucleotide cofactor의 종류에 따른 결합 및 분리 속도 변화와 적정 분석을 통해, RecA-ssDNA 결합 및 분리 과정에서 결합된 RecA 단위체가 분리될 때까지 여러 번의 ATP 가수분해 과정을 거칠 수 있음을 밝혀 내었다.
