MutS蛋白识别DNA错配机制的研究

DNA生物合成过程中DNA聚合酶会错误的掺入一些碱基而导致错配，这些错配的碱基如果不能被及时地更正将会引起机体广泛的突变。DNA错配修复系统正是基于这样一种需要而产生的，它能够切除含有错配的DNA片段并重新合成出一段正确的DNA，因此对于维持基因组的稳定性具有重要的意义。 大肠杆菌DNA错配修复系统包含11种蛋白活性，并可分为起始、切割和修复三个阶段。起始阶段的第一个步骤是错配识别，这一功能是由一种叫作MutS的蛋白来完成的，它能够特异性的识别并且结合到错配上，然后引发下游一系列的修复反应。为了更深入的理解MutS蛋白识别镶嵌在随机DNA序列中的错配的机制，我们纯化了MutS及其突变体蛋白，构建了一个2279 bp的在1/4位置带有G/T错配的DNA片段和一个具有同样长度与序列的完全配对的DNA片段，然后在原子力显微镜下观察MutS及突变体蛋白与这两种DNA底物的作用方式。结果表明MutS蛋白不但能与错配的DNA结合也能与完全配对的DNA结合，而且MutS蛋白能够诱导这两种DNA底物形成一种形似a字母的环状结构，在这种结构中MutS蛋白位于两条DNA臂的交叉处。我们发现这些环状结构是在MutS蛋白寻找错配的过程中形成的，因为随着时间推移越来越多的错配位点会被MutS蛋白占据。这些结果表明MutS蛋白非特异性的结合到DNA上，然后诱导DNA形成a环状结构，并且凭借a环结构的形成对DNA的两条臂同时进行扫描以便寻找出错配的碱基对。根据以上结果我们推测a环模式是MutS蛋白寻找错配的一种机制。这些研究也为用单分子的手段研究蛋白与DNA的相互作用提供了一种可行的方法。