Replication Protein A

Synonym: Single-Stranded DNA-Binding Protein

1 Definition

Das Replication Protein A, kurz RPA, ist ein Enzymkomplex, der mit hoher Affinität an einzelsträngige DNA bindet und sie vor Abbau oder Modifikationen schützt. RPA kann daher in fast allen Prozessen der Replikation, Reparatur und Zellzykluskontrolle gefunden werden.

2 Hintergrund

Prozesse wie die Replikation der DNA erfordern die temporäre Trennung der Stränge. In dieser Zeit ist sie Mutagenen, aber auch zellulären Enzymen wie Endonukleasen ausgesetzt. Es kann zur Ausbildung von Einzelstrangbrüchen kommen, welche die Replikationsgabel blockieren.

3 Genetik

RPA wird durch drei verschiedene Gene codiert: RPA1, RPA2 und RPA3.

4 Struktur

RPA ist ein Heterotrimer, aufgebaut aus drei unterschiedlich großen Untereinheiten (70 kD, 32 kD und 14 kD). RPA70 besitzt vier DNA-Bindungsdomänen (DBD), RPA32 und RPA14 jeweils nur eine. Die Bindungsdomänen entstehen durch eine spezielle Proteinstruktur, die als Oligonukleotid-Bindungs-Faltung (OB-Faltung) bezeichnet wird.

Der C-Terminus der drei Untereinheiten ist konserviert und bildet eine α-Helix, mittels der die Untereinheiten den Komplex bilden.

Der N-Terminus enthält Aminosäuren, die an Zellzykluskontrollpunkten oder durch DNA-Beschädigungen phosphoryliert werden können.^[1]

5 Funktion

5.1 DNA-Replikation

RPA bindet mittels seiner Bindungsdomänen sequentiell in 5’-3’ Richtung an einzelsträngige DNA. Der komplett gebundene RPA-Komplex deckt 30 Nukleotide ab. Während der Replikation ist der entwundene einzelstränge Bereich der Replikationsgabel mit RPA Molekülen abgedeckt. Dies schützt die Stränge vor ungewollter enzymatischer Spaltung und verhindert ein vorzeitiges Annealing. Da sich die Replikationsgabel konstant bewegt, muss auch RPA wieder entfernt werden, um die DNA zugänglich für DNA-Polymerasen und andere Faktoren zu machen. Dies geschieht kompetitiv durch höhere Affinität der darauffolgenden Proteine, oder durch Bindung an RPA, wodurch dessen Konformation verändert wird. ^[2]

5.2 DNA-Reparatur

RPA bindet in folgenden Reparaturmechanismen an die DNA und vermittelt die Rekrutierung von weiteren Faktoren:

• Nukleotid-Exzisionsreparatur
• Basen-Exzisionsreparatur
• Fehlpaarungsreparatur
• Homologe Rekombination

Die Bindung von RPA unterdrückt die Reparatur von Doppelstrangbrüchen mittels nicht-homologer Endverknüpfung oder Microhomology-mediated end joining. RPA wird infolge von DNA-Schäden ebenfalls hyperphosphoryliert. Die genaue Funktion dieser Phosphorylierungen ist jedoch unklar. Einige Studien legen nahe, dass dadurch die Rekrutierung von RPA zu Doppelstrangbrüchen moduliert wird.^[3]

6 Quellen

1. ↑ Zou, Yue et al. “Functions of Human Replication Protein A (RPA): From DNA Replication to DNA Damage and Stress Responses.” Journal of cellular physiology 208.2 (2006): 267–273. PMC. Web. 7 Feb. 2018.
2. ↑ Fanning, Ellen, Vitaly Klimovich, and Andrew R. Nager. “A Dynamic Model for Replication Protein A (RPA) Function in DNA Processing Pathways.” Nucleic Acids Research 34.15 (2006): 4126–4137. PMC. Web. 7 Feb. 2018.
3. ↑ Zou, Yue et al. “Functions of Human Replication Protein A (RPA): From DNA Replication to DNA Damage and Stress Responses.” Journal of cellular physiology 208.2 (2006): 267–273. PMC. Web. 7 Feb. 2018.