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The Bacterial Condensin MukBEF Compacts DNA into a Repetitive, Stable Structure

康德星 蛋白质丝 生物物理学 DNA 染色体 DNA超螺旋 化学 生物 结晶学 粘蛋白 生物化学 DNA复制 染色质 基因
作者
Ryan Case,Yun-Pei Chang,Steven B. Smith,Jeff Gore,Nicholas R. Cozzarelli,Carlos Bustamante
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:305 (5681): 222-227 被引量:42
标识
DOI:10.1126/science.1098225
摘要

Condensins are conserved proteins containing SMC (structural maintenance of chromosomes) moieties that organize and compact chromosomes in an unknown mechanism essential for faithful chromosome partitioning. We show that MukBEF, the condensin in Escherichia coli , cooperatively compacts a single DNA molecule into a filament with an ordered, repetitive structure in an adenosine triphosphate (ATP) binding–dependent manner. When stretched to a tension of ∼17 piconewtons, the filament extended in a series of repetitive transitions in a broad distribution centered on 45 nanometers. A filament so extended and held at a lower force recondensed in steps of 35 nanometers or its multiples; this cycle was repeatable even in the absence of ATP and free MukBEF. Remarkably, the pattern of transitions displayed by a given filament during the initial extension was identical in every subsequent extension. Hence, after being deformed micrometers in length, each filament returned to its original compact structure without the addition of energy. Incubation with topoisomerase I increased the rate of recondensation and allowed the structure to extend and reform almost reversibly, indicating that supercoiled DNA is trapped in the condensed structure. We suggest a new model for how MukBEF organizes the bacterial chromosome in vivo.

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