MutS ist ein Mismatch-DNA-Reparaturprotein, das ursprünglich in Escherichia coli beschrieben wurde.

Strukturen / ECOD

RCSB PDB; PDBe; PDBj

Strukturzusammenfassung

MutS_I
Die Kristallstruktur von E. coli MutS, die an DNA mit einer a:a-Fehlpaarung
Kennungen
Symbol	MutS_I
Pfam	PF01624
InterPro	IPR007695
SMART	MUTSd
PROSITE	PDOC00388
SCOP2	1ng9 / SCOPe / SUPFAM
		Verfügbare Proteinstrukturen:		Pfam	PDB	PDBsum

Die Fehlpaarungsreparatur trägt zur Gesamttreue der DNA-Replikation bei und ist für die Bekämpfung der nachteiligen Auswirkungen von Schäden am Genom unerlässlich. Sie beinhaltet die Korrektur von fehlenden Basenpaaren, die vom Korrekturlese-Element (Klenow-Fragment) des DNA-Polymerase-Komplexes übersehen worden sind. Das post-replikative Mismatch-Repair-System (MMRS) von Escherichia coli umfasst die Proteine MutS (Mutator S), MutL und MutH und dient der Korrektur von Punktmutationen oder kleinen Insertions-/Deletionsschleifen, die während der DNA-Replikation entstehen.

MutS und MutL sind an der Verhinderung der Rekombination zwischen teilweise homologen DNA-Sequenzen beteiligt. Der Aufbau von MMRS wird von MutS eingeleitet, das fehlgepaarte Nukleotide erkennt und bindet und es MutL und MutH ermöglicht, einen Teil des neu synthetisierten DNA-Strangs, der die fehlgepaarte Base enthält, zu eliminieren. MutS kann auch mit Methyltransferasen bei der Reparatur von O(6)-Methylguanin-Schäden zusammenarbeiten, die sich andernfalls während der Replikation mit Thymin paaren und eine O(6)mG:T-Fehlpaarung bilden würden. MutS liegt als Dimer vor, wobei die beiden Monomere unterschiedliche Konformationen aufweisen und auf struktureller Ebene ein Heterodimer bilden. Nur ein Monomer erkennt die Fehlpaarung spezifisch und hat ADP gebunden. Unspezifische DNA-Bindungsdomänen der Hauptfurche beider Monomere umschließen die DNA in einer klammerartigen Struktur. Die Mismatch-Bindung induziert die ATP-Aufnahme und eine Konformationsänderung im MutS-Protein, was zu einer Klammer führt, die sich auf der DNA bewegt.

MutS ist ein modulares Protein mit einer komplexen Struktur und besteht aus:

• N-terminale Mismatch-Erkennungsdomäne, die in ihrer Struktur der tRNA-Endonuklease ähnlich ist.
• Verbindungsdomäne, die in ihrer Struktur der Holliday-Junction-Resolvase ruvC ähnelt.
• Kerndomäne, die aus zwei separaten Unterdomänen besteht, die sich zu einem helikalen Bündel zusammenschließen; von der Kerndomäne aus wirken zwei Helices als Hebel, die sich in Richtung der DNA erstrecken (aber diese nicht berühren).
• Clamp-Domäne, die zwischen den beiden Subdomänen der Kerndomäne an der Spitze der Hebel-Helices eingefügt ist; die Clamp-Domäne hat eine Beta-Sheet-Struktur.
• ATPase-Domäne (verbunden mit der Kerndomäne), die ein klassisches Walker-A-Motiv aufweist.
• HTH-Domäne (Helix-Turn-Helix), die an den Dimerkontakten beteiligt ist.

Homologe von MutS wurden in vielen Spezies gefunden, darunter in Eukaryoten (MSH 1, 2, 3, 4, 5 und 6-Proteine), Archaeen und Bakterien, und zusammen wurden diese Proteine in der MutS-Familie zusammengefasst. Obwohl viele dieser Proteine ähnliche Aktivitäten wie das E. coli-MutS haben, gibt es unter den Mitgliedern der MutS-Familie eine erhebliche Funktionsvielfalt. Diese Vielfalt ist sogar innerhalb der Arten zu beobachten, da viele Arten für mehrere MutS-Homologe mit unterschiedlichen Funktionen kodieren. Artübergreifende Homologe könnten durch den häufigen horizontalen Gentransfer von MutS (und MutL) von Bakterien auf Archaeen und Eukaryoten über endosymbiotische Vorfahren von Mitochondrien und Chloroplasten entstanden sein.

Dieser Eintrag stellt die N-terminale Domäne von Proteinen der MutS-Familie von DNA-Mismatch-Reparaturproteinen sowie von eng verwandten Proteinen dar. Die N-terminale Domäne von MutS ist für die Erkennung von Fehlpaarungen verantwortlich und bildet ein 6-strängiges gemischtes Beta-Faltblatt, das von drei Alpha-Helices umgeben ist, was der Struktur der tRNA-Endonuklease ähnlich ist. MSH3 aus der Hefe, bakterielle Proteine, die an der DNA-Mismatch-Reparatur beteiligt sind, und das vorhergesagte Proteinprodukt des Rep-3-Gens der Maus weisen große Sequenzähnlichkeit auf. Menschliches MSH wurde in das nicht-polypöse kolorektale Karzinom (HNPCC) verwickelt und ist ein Mismatch-Bindungsprotein.