英文名稱：Holliday junction。
在減數分裂和同源DNA修復中，會形成一個被稱為“霍利迪連結體”（Holliday junction）的四鏈DNA中間體。這個結構以共價鍵方式連線兩個DNA分子，因此必須將其拆解，才能讓染色體正確分離和複製。
連線體簡介,發現過程,套用,原文出處,
連線體簡介
在減數分裂和同源DNA修復中，會形成一個被稱為“霍利迪連結體”（Holliday junction）的四鏈DNA中間體。這個結構以共價鍵方式連線兩個DNA分子，因此必須將其拆解，才能讓染色體正確分離和複製。
1991年，研究人員發現，大腸桿菌中的ruvC基因的產物為細菌“霍利迪連結體”解離酶。不過，哺乳動物相應的酶卻並不好尋找，但經過17年之後，它們終於被發現了。人體中的這種酶是一種被稱為GEN1的蛋白，酵母中的這種酶是其直系同源蛋白，即Yen 1。二者都是結構特異性核酶的Rad2/XPG家族的成員。
發現過程
四鏈 DNA中間體(Four-way DNA intermediates), 也就是眾所周知的霍利迪(Holliday)連結體形成於同源重組和 DNA修復期間。在 1964年, RobinHolliday首次提出了四鏈 DNA中間體來解釋真菌減數分裂中形成的產物類型。自從那時起, 霍利 迪連結體被認為是許多重組模型和 DNA中斷雙鏈重組修復的中間過度產物。由於霍利迪連結體提供了一個同源染色體之間 的共價鍵, 因此它們的分解是染色體正確分離所必需的。
噬菌體和細菌中的分離
分解霍利迪連結體的酶可以從噬菌體 T4和 T7以及細菌中分離出 來, 這些酶大多是一些具有結構和序列特異性的小型同株異核生殖核酸酶。解離酶通過在兩條相似極性的條帶中引入對稱 的相關缺口, 這種微缺的雙鏈 DNA產物不需要進一步的加工就能被連結, 從而分解霍利迪連結體。
真核生物中的分離
但是到目前為止對有關真核生物的霍利迪連結體解離酶知之甚少。霍利迪連結體解離酶只線上粒體中有活性, 哺乳動物的細胞提取液含有霍利迪連結體解離酶的活性(ResA), 可是由於它的低豐度以及哺乳動物細胞具有選擇性的處理霍利迪連結體的能力, 近二十年來始終無法將其鑑別出來。如今, 學者們用質譜分析和串聯親和純化(TAP)這兩種尖端的方法鑑別出真核生物典型的霍利迪連結體解離酶。更加特別的是, 這兩種方法並用可以使我們鑑別出相同的蛋白質：人類霍利迪連結體解離酶 GEN1和酵母中的這種酶 Yen1, 研究表明 GEN1和 Yen1是高度特異的霍利迪連結體解離酶。
GEN1和 Yen1通過對稱的分裂機制促進霍利迪連結體的分解, 但是它們的序列和結構屬於核酸酶 Rad2/XPG家族, 代表其一個新的亞類。核酸酶 Rad2/XPG家族中存在真核生物霍利迪連結體解離酶充分說明了這種蛋白質家族的功能廣泛。酵母的 YEN1和人類的 GEN1基因分別編碼分子量為 87kD和 103kD的蛋白質, 但是, 從大腸桿菌中得到的一段 60kD的 GEN1 氨基末端片段可以有效的促進霍利迪連結體分解。因此很難確定此蛋白質是否是做為一個整體來發揮作用的。一種可能性是解離酶通過蛋白水解的分裂或者與其它因子的相互作用而被激活。一個有趣的現象是缺乏 RAD51C或者 XRCC3修復蛋白 的細胞株提取液可以降低霍利迪連結體的分解活性。儘管有研究報導 RAD51C, XRCC3和 ResA相關, 但是並不能從來自於 HeLa細胞純化的 ResA/GEN1片段或者 GEN1的標誌片段中檢測出這些蛋白的存在。這些研究表明在 RAD51C, XRCC3和 GEN1之間不存在有效的連線, 並且這些蛋白質並不是 GEN1分解霍利迪連結體所必需的。
套用
通過對乳腺癌病人的腫瘤細胞所有編碼區的染色體組廣泛測序發現 GEN1的缺失或者移碼突變。 GEN1做為一個典型的癌基因, 它的突變有高度致病性的可能。突變可以導致 GEN1的截斷, 從而失去分解霍利迪連結體的活性。和其他諸如 BRCA1、BRCA2、FANCJ、FANCN基因一樣, GEN1參與了基因重組, 這和腫瘤的發生密切相關。
原文出處
Nature 456, 357-361 (20 November 2008) | doi:10.1038/nature07470
Identification of Holliday junction resolvases from humans and yeast
Stephen C. Y. Ip1,3, Ulrich Rass1,3, Miguel G. Blanco1,3, Helen R. Flynn2, J. Mark Skehel2 & Stephen C. West1
1 Genetic Recombination Laboratory,
2 Protein Analysis and Proteomics Laboratory, Cancer Research UK, London Research Institute, Clare Hall Laboratories, South Mimms, Herts EN6 3LD, UK
3 These authors contributed equally to this work.
2 Protein Analysis and Proteomics Laboratory, Cancer Research UK, London Research Institute, Clare Hall Laboratories, South Mimms, Herts EN6 3LD, UK
3 These authors contributed equally to this work.
Abstract
Four-way DNA intermediates, also known as Holliday junctions, are formed during homologous recombination and DNA repair, and their resolution is necessary for proper chromosome segregation. Here we identify nucleases from Saccharomyces cerevisiae and human cells that promote Holliday junction resolution, in a manner analogous to that shown by the Escherichia coli Holliday junction resolvase RuvC. The human Holliday junction resolvase, GEN1, and its yeast orthologue, Yen1, were independently identified using two distinct experimental approaches: GEN1 was identified by mass spectrometry following extensive fractionation of HeLa cell-free extracts, whereas Yen1 was detected by screening a yeast gene fusion library for nucleases capable of Holliday junction resolution. The eukaryotic Holliday junction resolvases represent a new subclass of the Rad2/XPG family of nucleases. Recombinant GEN1 and Yen1 resolve Holliday junctions by the introduction of symmetrically related cuts across the junction point, to produce nicked duplex products in which the nicks can be readily ligated.
