BACKGROUND Uracil-DNA glycosylases are evolutionarily conserved DNA repair enzymes. However, vaccinia virus uracil-DNA glycosylase (known as D4), also serves as an intrinsic and essential component of the processive DNA polymerase complex during DNA replication. In this complex D4 binds to a unique poxvirus specific protein A20 which tethers it to the DNA polymerase. At the replication fork the DNA scanning and repair function of D4 is coupled with DNA replication. So far, DNA-binding to D4 has not been structurally characterized. RESULTS This manuscript describes the first structure of a DNA-complex of a uracil-DNA glycosylase from the poxvirus family. This also represents the first structure of a uracil DNA glycosylase in complex with an undamaged DNA. In the asymmetric unit two D4 subunits bind simultaneously to complementary strands of the DNA double helix. Each D4 subunit interacts mainly with the central region of one strand. DNA binds to the opposite side of the A20-binding surface on D4. Comparison of the present structure with the structure of uracil-containing DNA-bound human uracil-DNA glycosylase suggests that for DNA binding and uracil removal D4 employs a unique set of residues and motifs that are highly conserved within the poxvirus family but different in other organisms. CONCLUSION The first structure of D4 bound to a truly non-specific undamaged double-stranded DNA suggests that initial binding of DNA may involve multiple non-specific interactions between the protein and the phosphate backbone.

中文翻译：

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未损坏的双链DNA与牛痘病毒尿嘧啶-DNA糖基化酶的结合。

背景技术尿嘧啶-DNA糖基化酶是进化上保守的DNA修复酶。但是，牛痘病毒尿嘧啶-DNA糖基化酶（称为D4）在DNA复制过程中也作为过程性DNA聚合酶复合物的内在和必不可少的成分。在这种复合物中，D4与独特的痘病毒特异性蛋白A20结合，并将其束缚在DNA聚合酶上。在复制叉处，D4的DNA扫描和修复功能与DNA复制结合在一起。到目前为止，DNA绑定到D4尚未在结构上表征。结果该手稿描述了来自痘病毒家族的尿嘧啶DNA糖基化酶的DNA复合物的第一个结构。这也代表与未损坏的DNA复合的尿嘧啶DNA糖基化酶的第一个结构。在不对称单元中，两个D4亚基同时与DNA双螺旋的互补链结合。每个D4亚基主要与一条链的中央区域相互作用。DNA结合到D4上A20结合表面的另一侧。本结构与含尿嘧啶的DNA结合人尿嘧啶-DNA糖基化酶的结构比较表明，D4为结合DNA和去除尿嘧啶而采用了一套独特的残基和基序，这些残基和基序在痘病毒家族中高度保守，但在其他生物中却有所不同。结论D4的第一个结构与真正的非特异性，未损坏的双链DNA结合，表明DNA的初始结合可能涉及蛋白质和磷酸骨架之间的多个非特异性相互作用。DNA结合到D4上A20结合表面的另一侧。本结构与含尿嘧啶的DNA结合人尿嘧啶-DNA糖基化酶的结构比较表明，D4为结合DNA和去除尿嘧啶而采用了一套独特的残基和基序，这些残基和基序在痘病毒家族中高度保守，但在其他生物中却有所不同。结论D4的第一个结构与真正的非特异性，未损坏的双链DNA结合，表明DNA的初始结合可能涉及蛋白质和磷酸盐骨架之间的多个非特异性相互作用。DNA结合到D4上A20结合表面的另一侧。本结构与含尿嘧啶的DNA结合人尿嘧啶-DNA糖基化酶的结构比较表明，D4为结合DNA和去除尿嘧啶而采用了一套独特的残基和基序，这些残基和基序在痘病毒家族中高度保守，但在其他生物中却有所不同。结论D4的第一个结构与真正的非特异性，未损坏的双链DNA结合，表明DNA的初始结合可能涉及蛋白质和磷酸盐骨架之间的多个非特异性相互作用。本结构与含尿嘧啶的DNA结合人尿嘧啶-DNA糖基化酶的结构比较表明，D4为结合DNA和去除尿嘧啶而采用了一套独特的残基和基序，这些残基和基序在痘病毒家族中高度保守，但在其他生物中却有所不同。结论D4的第一个结构与真正的非特异性，未损坏的双链DNA结合，表明DNA的初始结合可能涉及蛋白质和磷酸盐骨架之间的多个非特异性相互作用。本结构与含尿嘧啶的DNA结合人尿嘧啶-DNA糖基化酶的结构比较表明，D4为结合DNA和去除尿嘧啶而采用了一套独特的残基和基序，这些残基和基序在痘病毒家族中高度保守，但在其他生物中却有所不同。结论D4的第一个结构与真正的非特异性，未损坏的双链DNA结合，表明DNA的初始结合可能涉及蛋白质和磷酸盐骨架之间的多个非特异性相互作用。