1. Single molecule kinetics uncover roles for E. coli RecQ DNA helicase domains and interaction with SSB
- Author
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James L. Keck, Vincent Croquette, Debjani Bagchi, Bertrand Ducos, Weiting Zhang, Kelly A. Manthei, Maria Manosas, Samar Hodeib, Universitat de Barcelona (UB), Centro Investigacion Biomedica en Red Bioingenieria, Biomateriales y Nanomedicina - CIBER-BBN (SPAIN), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS (LPS), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université - Faculté de Médecine (SU FM), Sorbonne Université (SU), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
DNA, Bacterial ,Models, Molecular ,0301 basic medicine ,congenital, hereditary, and neonatal diseases and abnormalities ,Optical Tweezers ,Protein Conformation ,Inverted Repeat Sequences ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,Protein domain ,Biology ,medicine.disease_cause ,03 medical and health sciences ,chemistry.chemical_compound ,0302 clinical medicine ,Protein structure ,Protein Domains ,Escherichia coli ,Genetics ,medicine ,RNase D ,[SDV.GEN]Life Sciences [q-bio]/Genetics ,RecQ Helicases ,Escherichia coli Proteins ,nutritional and metabolic diseases ,Helicase ,Processivity ,Single Molecule Imaging ,Cell biology ,DNA-Binding Proteins ,Kinetics ,enzymes and coenzymes (carbohydrates) ,030104 developmental biology ,chemistry ,biology.protein ,Gene Deletion ,030217 neurology & neurosurgery ,DNA - Abstract
International audience; Most RecQ DNA helicases share a conserved domain arrangement that mediates their activities in genomic stability. This arrangement comprises a helicase motor domain, a RecQ C-terminal (RecQ-C) region including a winged-helix (WH) domain, and a 'Helicase and RNase D C-terminal' (HRDC) domain. Single-molecule real-time translocation and DNA unwinding by full-length Escherichia coli RecQ and variants lacking either the HRDC or both the WH and HRDC domains was analyzed. RecQ operated under two interconvertible kinetic modes, 'slow' and 'normal', as it unwound duplex DNA and translocated on single-stranded (ss) DNA. Consistent with a crystal structure of bacterial RecQ bound to ssDNA by base stacking, abasic sites blocked RecQ unwinding. Removal of the HRDC domain eliminates the slow mode while preserving the normal mode of activity. Unexpectedly, a RecQ variant lacking both the WH and HRDC domains retains weak helicase activity. The inclusion of E. coli ssDNA-binding protein (SSB) induces a third 'fast' unwinding mode four times faster than the normal RecQ mode and enhances the overall helicase activity (affinity, rate, and processivity). SSB stimulation was, furthermore, observed in the RecQ deletion variants, including the variant missing the WH domain. Our results support a model in which RecQ and SSB have multiple interacting modes.
- Published
- 2018
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