DNA-Independent ATPase Activity of Deinococcus radiodurans RecA Protein Is Activated by High Salt

Deinococcus radiodurans RecA protein, when bound to DNA, exhibits a DNA-dependent ATPase. In the absence of DNA, the rate of RecA protein-promoted ATP hydrolysis drops 1,000-fold under the physiological concentrations of salt. This DNA-independent activity can be stimulated to levels approximating those observed with DNA by adding high concentrations (approximately 1.6 M) of a wide variety of salts. This effect was characterized by varying salt concentration and comparing the effects of different ion types. The higher concentrations of salt stimulated the ATP hydrolysis by RecA protein in the absence of DNA. At 1.6 M chloride, the observed stimulation showed the following cation trend $K^+{\geq}Na^+$ > $NH_4^+$ and the following anion sequence was observed: $glutamate^- \; > \; C1^- \;> \; acetate^-\; > \;PO_4^-$ at 1.6 M $K^+$. The catalytic properties of the salt-stimulated ATP hydrolysis reaction was optimal between pH 7.0 and 8.0, which was similar to the double stran nded DNA-dependent ATPase activities of Deinococcus radiodurans RecA protein. In the absence of DNA the active species for ATP hydrolysis by RecA protein was shown to be an aggregate of three RecA protein molecules.

고농도 염에 의한 Deinococcus radiodurans RecA 단백질의 DNA 비의존성 ATPase 역가의 활성화

D. radiodurans RecA 단백질은 DNA에 결합한 DNA-단백질 복합체만이 ATPase 활성을 나타내며. 보통의 낮은 염 농도조건에서는 DNA가 존재하지 않으면 RecA 단백질에 의한 ATP 가수분해는 거의 일어나지 않았으나 이러한 ATP 가수분해현상은 높은 농도의 염을 첨가하게 되면 1,000배 활성화 되었으며 1.6 M KCl이 존재할 때 ATP 혹은 dATP를 가수분해 하였다. DNA가 존재하지 않을 때 염에 의해 촉진되는 활성은 RecA 단백질 농도에 비례하였고, 더 높은 염농도에서 더 높은 ATP 가수분해 활성이 나타났다. 이러한 활성화 현상을 다양한 종류의 이온 형태에서 분석하였을 때 1.6 M Cl 음이온이 존재할 때 양이온의 형태에 따른 활성화 정도는 $K^+{\geq}Na^+$> $NH_4^+$의 경향을 보였으며, 1.6 M의 K 양이온 존재할 때 음이온의 형태에 따른 활성화는 glutamate > $Cl^-$ > acetate > $PO_4^-$의 순서로 높게 나타났다. 고농도의 염이 존재하는 조건에서 DNA 비의존성 ATPase의 활성은 비교적 넓은 범위 최적 조건인 pH7과 pH 8 사이에서 최대 활성을 보였고, 기질에 대한 친화도면에서도 외가닥 DNA 의존성 활성보다는 이중가닥 DNA 의존성 활성형태를 보였다. 고농도의 염이 첨가되고 DNA가 존재하지 않을 때 RecA 단백질에 의한 ATP 가수분해를 위한 RecA 단백질의 활성 종 형태는 최소 3개의 RecA 단백질이 결합되어 있는 과량체로 작용하는 것으로 나타났다.