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Hecker A, Leulliot N, Gadelle D, Graille M, Justome A, Dorlet P, Brochier C, Quevillon-Cheruel S, Le Cam E, van Tilbeurgh H, Forterre P. An archaeal orthologue of the universal protein Kae1 is an iron metalloprotein which exhibits atypical DNA-binding properties and apurinic-endonuclease activity in vitro. Nucleic Acids Res 2007; 35:6042-51. [PMID: 17766251 PMCID: PMC2094082 DOI: 10.1093/nar/gkm554] [Citation(s) in RCA: 56] [Impact Index Per Article: 3.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/30/2022] Open
Abstract
The Kae1 (Kinase-associated endopeptidase 1) protein is a member of the recently identified transcription complex EKC and telomeres maintenance complex KEOPS in yeast. Kae1 homologues are encoded by all sequenced genomes in the three domains of life. Although annotated as putative endopeptidases, the actual functions of these universal proteins are unknown. Here we show that the purified Kae1 protein (Pa-Kae1) from Pyrococcus abyssi is an iron-protein with a novel type of ATP-binding site. Surprisingly, this protein did not exhibit endopeptidase activity in vitro but binds cooperatively to single and double-stranded DNA and induces unusual DNA conformational change. Furthermore, Pa-Kae1 exhibits a class I apurinic (AP)-endonuclease activity (AP-lyase). Both DNA binding and AP-endonuclease activity are inhibited by ATP. Kae1 is thus a novel and atypical universal DNA interacting protein whose importance could rival those of RecA (RadA/Rad51) in the maintenance of genome integrity in all living cells.
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Affiliation(s)
- Arnaud Hecker
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Nicolas Leulliot
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Danièle Gadelle
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Marc Graille
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Anthony Justome
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Pierre Dorlet
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Céline Brochier
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Sophie Quevillon-Cheruel
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Eric Le Cam
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Herman van Tilbeurgh
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
| | - Patrick Forterre
- Institut de Génétique et Microbiologie, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8621-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biochimie et de Biophysique Moléculaire et Cellulaire, Univ. Paris-Sud, IFR115, UMR8619-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut Gustave Roussy, Interactions Moléculaires et Cancer, UMR8126-CNRS, 94805 Villejuif Cedex, France, Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux, Univ. Paris-Sud, UMR8182-CNRS, 91405 Orsay, France, Institut de Biologie Structurale et de Microbiologie, Laboratoire de Chimie Bactérienne, UPR9043-CNRS, 13402 Marseille Cedex 20, France, Université de Provence - Aix-Marseille I, 13331 Marseille Cedex 3, France and Institut Pasteur, Unité Biologie Moléculaire du Gène chez les Extrêmophiles, 25 rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15, France
- *To whom correspondence should be addressed. +33 1 69 15 74 89+33 1 69 15 78 08 Correspondence may also be addressed to Herman van Tilbeurgh.
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