Субстратная специфичность и биологическая роль обратной гиразы из экстремально термофильных архебактерий

Abstract

Обратная гираза выделена из новой архебактерий D. amylolythicus. Показано, что однонитевая ДНК ингибирует действие обратной гиразы. На примере гетеродуплексной ДНК, сконструированной на основе двух плазмид, одна из которых имеет короткую вставку относительно другой, показано, что фермент может создавать дополнительные положительные сверхвитки в исходно положительно сверхспирализованной ДНК, если в составе такой ДНК имеется однонитевый участок. Эти результаты означают, что обратная гираза подобно эубактериальной топоизомеразе I специфична к однонитевой ДНК. Благодаря такой специфичности обратная гираза может поддерживать оптимальный уровень положительной сверхспирализации в экстремальных термофилах и тем самым стабилизировать ДНК этих организмов.

Зворотну гіразу виділено з нової архебактерії D. amylolythicus. Показано, що однониткова ДНК інгібує дію зворотної гірази. На прикладі гетеродуплексної ДНК, сконструйованої на основі двох плазмід, одна з яких має коротку вставку відносно іншої, показано, що фермент може створювати додаткові позитивні надвитки у початково позитивно надспіралізованій ДНК, якщо у складі такої ДНК є однониткова ділянка. Ці результати означають, що зворотна гіраза подібно еубактерійній топоізомеразі I специфічна до однониткової ДНК. Завдяки такій специфічності зворотна гіраза може підтримувати оптимальний рівень позитивної надспіралізації в екстремальних термофілах і тим самим стабілізувати ДНК цих організмів.

Reverse gyrase has been isolated from new archaebacterium D. amylolythicus. It was found that single-stranded DNA was effective in inhibiting the action of reverse gyrase. Using heteroduplex molecules formed from a pair of plasmids, one of which contains a small insertion relative to the other, it is shown that enzyme introduces additional positive supercoils into positively supercoiled DNA if a short single-stranded loop is placed in the DNA. These results suggest that reverse gyrase is specific to single-stranded DNA like eubacterial topoisomerase I. Due to such specificity reverse gyrase can support optimal level of positive supercoiling in extreme thermophiles and prevents denaturation of the gcnomic DNA of these organisms.