Single Molecule FRET Studies on Mph1

Abstract

Saccharomyces cerevisiae 에서 발견되는 단백질 Mph1은 ATP를 소모하며 DNA 가닥을 푸는 helicase로 3-5의 방향성을 지닌다. 이 단백질은 인간에서 발견되는 FANCM과 비슷하게, DNA 가닥 간 공유결합(ICL)으로 인해 DNA가 풀리지 못하여 복제가 중단된 DNA 복제 포크를 복원하는데 한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 복구과정이 어떻게 일어나는지 알아보기 위하여, 단분자 FRET법으로 중단된 복제 포크를 되돌리는 Fork Regression 과정을 관찰하였다. 본 연구를 통해 Chicken-foot 구조의 형성과 지연 가닥이 풀리는 과정간 큰 연관성이 있는 것을 발견하였다. 또한 DNA 가닥이 서로 일치하지 않아 Fork Regression이 일어나지 못하는 상황에 처한 경우, Mph1이 앞 뒤로 왕복하여 움직인다는 것 또한 발견하였다.

Mph1 from Saccharomyces cerevisiae is an ATP-dependent 3-5 DNA helicase involved in DNA damage bypass. Similar to its human homologue FANCM (Fanconi anemia, complementation group M), the protein is involved in repairing DNA at stalled replication forks by inter-strand crosslinks (ICLs). Here, we studied the fork regression activity of Mph1 on replication forks by single-molecule FRET (Fluorescence resonance energy transfer). We found that formation of the chicken-foot structure, which indicates initiation of the fork regression, was closely correlated to unwinding of lagging strand. In addition to that, surprisingly, we observed that Mph1 moves back and forth when it meets non-homologous pair between the leading and lagging strands.