回復

RecAは、細菌におけるDNAの修復と維持に不可欠な38キロダルトンのタンパク質である。^{[ 2 ]}これは、組換え酵素および鎖交換タンパク質として機能し、一本鎖DNA上にヌクレオタンパク質フィラメントを形成することで相同組換えの中心的なステップを触媒する。 ^{[ 3 ]} RecAの構造的および機能的相同体は、すべての生物界で見つかっている。^{[ 4 ] [ 5 ]} RecAは、この種の相同DNA修復タンパク質の原型となっている。相同タンパク質は、真核生物ではRAD51、古細菌ではRadAと呼ばれている。^{[ 6 ] [ 7 ]}

RecAは複数の活性を持ち、すべてDNA修復に関連している。組換え酵素として、相同DNA分子間のATP依存性鎖交換を媒介し、組換え修復の重要なペアリングおよびヘテロ二本鎖形成ステップを促進する。^{[ 3 ]}細菌のSOS応答では、LexAリプレッサーおよびλリプレッサーの自己触媒的切断において、コプロテアーゼとして機能する。^{[ 8 ] [ 9 ]}

大腸菌RecAモノマー（352アミノ酸、約37.8 kDa）は、3つの構造ドメインに分かれている。

• 小さなN末端ドメイン（NTD、残基約1～33）NTDは、フィラメント重合中のモノマー間相互作用を媒介し、さらにシナプス前フィラメント形成とdsDNA捕捉を促進します。これらの機能はRecA/RAD51/RadAファミリー全体で進化的に保存されています。^{[ 10 ]}
• 中心コアATPaseドメイン（CAD、残基約34～240）CADはタンパク質の機能的な中心を構成し、ATP結合と加水分解を担う2つのウォーカーモチーフ（ウォーカーA（Pループ）とウォーカーB）と、フィラメント内の一本鎖DNAと接触するDNA結合ループL1とL2を収容している。^{[ 3 ]}
• 大きなC末端ドメイン（CTD、残基約241～352）。^{[ 10 ]} CTDは二次DNA結合（相同性検索中の流入する二本鎖との相互作用）に寄与し、フィラメント活性のアロステリック調節に関与する2番目のヌクレオチド結合部位を含む。^{[ 11 ]}

RecAモノマーはATPの存在下でssDNA上に協調的に重合し、1回転あたり約6個のモノマーと約95Åのらせんピッチを持つ右巻きらせん状ヌクレオプロテインフィラメントを形成する。このフィラメントでは、DNAはB型に比べて約1.5倍に伸長され、相同性探索と鎖交換に適したコンフォメーションに保持される。^{[ 3 ] [ 10 ]}フィラメントは、伸長したATP結合活性型と圧縮されたADP結合不活性型の2つのコンフォメーション状態をとり、隣接するモノマー間の協調的な遷移により、ATPaseサイクル全体を通してフィラメントが触媒活性を維持する。^{[ 11 ] [ 10 ]}

RecAは細菌感染症の潜在的な薬剤標的として提案されている。^{[ 20 ]} RecAの機能を阻害する低分子化合物が同定されている。^{[ 21 ] [ 22 ]}多くの抗生物質はDNA損傷を引き起こし、すべての細菌はこの損傷を修復するためにRecAに依存しているため、RecA阻害剤は抗生物質の毒性を高めるために使用できる可能性がある。RecA阻害剤は細菌の薬剤耐性の出現を遅らせたり、阻止したりすることもある。^{[ 20 ]}

RecAは、1965年にAlvin J. ClarkとAnn Dee Marguliesによって、大腸菌の組換え欠損株の遺伝子スクリーニングで発見されました。^{[ 23 ] [ 24 ]} 1969年に初めて発表された遺伝子名「rec」は、組換えへの関与を示すために選ばれました。^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]} 1976年に、recA遺伝子はKevin McEnteeによって初めてクローニングされました。^{[ 28 ] [ 29 ]}その後まもなく、いくつかのグループによって初めてタンパク質が精製されました。^{[ 25 ] [ 23 ]}タンパク質の精製により、RecAの生化学的特性に関する多くのブレークスルーがもたらされました。RecAの最初の結晶構造は、タンパク質が発見されてからほぼ30年後の1992年に発表されました。^{[ 30 ]}

その後の研究で、 RecBCDやRecFなどの関連タンパク質が特定された。^{[ 23 ] [ 31 ]}