植物MutS同源蛋白1是一种由错配引导的核酸内切酶，是维持细胞器基因组稳定性所必需的

拟南芥中的 MSH1 基因（AtMSH1）编码一种模块化酶，该酶由一个 N 端 MutS DNA 错配修复模块与一个 C 端 GIYYIG 核酸内切酶融合而成。MSH1 的破坏会逆转植物区别于其他真核生物的细胞器低突变率特征。然而，MSH1 防止突变累积的精确机制仍不清楚。在此，我们表明 AtMsh1 能够准确识别并切割含有错配和短插入/缺失的双链 DNA。AtMsh1 还能高效切割含有由氧化损伤或脱氨作用产生病变的双链 DNA，并对 U:G 错配表现出强烈偏好。AtMsh1 通过一种依赖 ATP 的酶促机制切割 DNA，该过程需要镁等二价金属辅因子。该酶在相对于病变或错配的特定位置引入切口：在受影响链上位于错配 5′ 端上游约 9 个核苷酸处，在互补链上位于 3′ 端下游约 12 个核苷酸处。这种错位切割产生带有 3 个核苷酸突出端的交错 DNA 末端。尽管 AtMsh1 在含有病变和错配的底物上的切割活性表现出位置特异性，但在锰存在的条件下，它会表现出非特异性的双链 DNA 切割活性。这些发现确立了 AtMsh1 作为一种最简错配修复（MMR）系统的地位，其中错配/病变识别与 DNA 切割在功能上是偶联的。我们提出，由此产生的双链 DNA 断裂会被介导单链 DNA 切除的外切核酸酶进一步加工，从而在去除错配或病变的同时，生成适于同源重组（HR）修复和基因转换的 3′ 单链 DNA 突出端。

拟南芥中的 MSH1 基因（AtMSH1）编码一种模块化酶，该酶由一个 N 端 MutS DNA 错配修复模块与一个 C 端 GIYYIG 核酸内切酶融合而成。MSH1 的破坏会逆转植物区别于其他真核生物的细胞器低突变率特征。然而，MSH1 防止突变积累的精确机制仍不清楚。在此，我们表明 AtMsh1 能够准确识别并切割含有错配和短插入/缺失的双链 DNA。AtMsh1 还能高效切割含有由氧化损伤或脱氨作用产生损伤的双链 DNA，并对 U:G 错配表现出强烈偏好。AtMsh1 通过一种 ATP 依赖性的酶促机制切割 DNA，该机制需要镁等二价金属辅因子。该酶在相对于损伤或错配的特定位置引入切口：在受影响链上位于错配 5′ 端约 9 个核苷酸处，在互补链上位于错配 3′ 端约 12 个核苷酸处。这种错位切割会产生带有 3 个核苷酸突出端的交错 DNA 末端。尽管 AtMsh1 在含有损伤和错配的底物上表现出切割活性的位点特异性，但在锰存在时，它会表现出非特异性的双链 DNA 切割活性。这些发现确立了 AtMsh1 是一种最小化的错配修复（MMR）系统，其中错配/损伤识别与 DNA 切割在功能上是偶联的。我们提出，由此产生的双链 DNA 断裂会被介导单链 DNA 切除的外切酶进一步处理，从而在去除错配或损伤的同时，产生适于同源重组（HR）修复和基因转换的 3′ 单链 DNA 突出端。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731605v1?rss=1

🏷️ MSH1 错配修复 核酸内切酶 细胞器基因组稳定性 拟南芥 同源重组修复