細胞：SSB被覆ssDNA単一分子上でのRecAの核形成と伸長の直接画像化
Nature 491, 7423 doi: 10.1038/nature11598
大腸菌（Escherichia coli）のRecAは、広範な生物に存在する代表的なDNA鎖交換タンパク質で、壊れたDNAを修復してゲノムの完全性を維持する相同組み換えという経路に不可欠である。RecAが機能するためには、一本鎖DNA（ssDNA）上でssDNA結合タンパク質（SSB）と直接的に競争しながらフィラメントの核を作り、伸長しなければならないが、SSBはssDNAに迅速に結合してこれを持続的にほかから隔離し、RecAの集合を速度論的に阻害する。このようにDNA格子でほかのタンパク質と競合しながら起こる動的な自己集合は、アクチンやチューブリンといったほかのフィラメント形成タンパク質にはない、RecAファミリー特有の現象である。この集合過程の複雑さのため、全体をとらえる測定では核形成と伸長過程とを確実に区別できず、さまざまな試みが広く行われてきたものの、RecAフィラメント形成の解明はうまく進んでいない。これまでの単一分子アッセイでは、裸の二本鎖DNAとssDNA上でのRecA（および真核生物相同体であるRAD51）の核形成と伸長を測定しているが、in vivoのRecAの自己集合の土台は、SSBによって被覆されたssDNAである。今回我々は、単一分子顕微鏡法を用いて、単一分子のSSB被覆ssDNA上でのRecAフィラメントの集合を直接可視化し、同時に核形成と伸長も測定した。核形成にはRecA二量体が1個必要であり、その後、単量体の付加によってフィラメントが伸長することが明確になった。このことは、核形成がヌクレオチドとマグネシウムイオンという補因子によって変化するが、伸長は変化しないという観察結果と一致する。フィラメントの伸長は両方向性であるが、5′→3′方向のほうが速い。核形成も伸長も、生理学的条件下では抑制されていることから、in vivoでのRecA集合を可能にするために、組み換えメディエーターが重要な役割を果たしていることが強調される。また、まずSSBのずれまたは部分的解離（DNAアンラッピング）によって一時的に露出したssDNA上でRecAが核形成し、次にRecAフィラメントが伸長するという、二段階の速度論的機構が明確になった。さらに、RecOとRecRからなる一対の組み換えメディエータータンパク質RecORによってRecAの核形成とフィラメント伸長が共に加速され、RecFも加えるとRecAの核形成がさらに促進されることも実証する。
