Temperature-dependent DNA binding of DicA protein in vivo and in vitro

In vivo와 in vitro에서 DicA 단백질의 온도 의존적 DNA 결합

In Escherichia coli, DicA protein is involved in cell division control. DicA protein is known to bind DNA better at $25^{\circ}C$ than at $37^{\circ}C$. However, the molecular cause of the temperature dependent binding is not clear. In this study, we investigated how DicA binds DNA and why its DNA binding activity depends on temperature. An unique in vivo DNA binding assay developed in this laboratory showed that unlike the homologous proteins such as RovA or SlyA, DicA uses its N-terminal domain for DNA binding. The in vivo DNA binding assay of DicA also demonstrated that the temperature-dependent DNA binding activity does not come from Cnu or H-NS that is known to bind DNA better at $25^{\circ}C$ than at $37^{\circ}C$. Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA), when performed with purified DicA protein, did not show temperature-dependent DicA binding activity. However when EMSA was performed with crude protein from WT E. coli cells, temperature-dependent DicA binding activity was observed, suggesting that there is a factor(s) that confers temperature DNA binding activity of DicA in vivo.

대장균 세포분열 조절에 관여하는 DicA 단백질은 $37^{\circ}C$보다 $25^{\circ}C$에서 DNA에 더욱 잘 결합한다. 그러나 DicA 단백질의 온도의존적 DNA 결합에 대한 분자적 원인은 명확하지 않다. 본 연구에서는 DicA 단백질이 어떻게 DNA에 결합하며, 왜 온도 의존적 결합양상을 보이는지 알아보았다. In vivo DNA 결합 분석 결과 RovA나 SlyA와 같은 DicA의 상동성 단백질과는 달리 DicA는 N 말단에 있는 DNA 결합 도메인을 이용하여 20개의 염기쌍으로 이루어진 dicC 조절자 유전자(Oc)에 결합함을 보여주었다. 또한 in vivo 실험에서 DicA는 $37^{\circ}C$ 보다 $25^{\circ}C$에서 DNA에 더 잘 결합하는 것으로 알려진 Cnu 또는 H-NS의 영향을 받지 않고 자체적으로 Oc에서의 온도 의존적 DNA 결합을 보인다. 하지만 정제된 DicA 단백질을 이용한 in vitro binding 실험에서는 온도 의존적 DNA 결합이 관찰되지 않았다. Crude 단백질을 이용한 실험에서 DicA 단백질의 온도 의존적 DNA 결합이 관찰되는 것으로 보아 DicA의 온도 의존적 DNA (Oc) 결합은 crude 단백질내에 존재하는 아직 알려지지 않은 in vivo factor에 의해 일어난다.