ABSTRACT: The XP-D/DinG family of DNA helicases contribute to genomic stability in all three domains of life. We investigate here the role of one of these proteins, YoaA, of Escherichia coli. In E. coli, YoaA aids tolerance to the nucleoside azidothymidine (AZT), a DNA replication inhibitor and physically interacts with a subunit of the DNA polymerase III holoenzyme, HolC. We map the residues of YoaA required for HolC interaction to its C-terminus by yeast two-hybrid analysis. We propose that this interaction competes with HolC interaction with HolD and the rest of the replisome; YoaA indeed inhibits growth when overexpressed, dependent on this interaction region. By gene fusions we show YoaA is repressed by LexA and induced in response to DNA damage as part of the SOS response. Induction of YoaA by AZT is biphasic with an immediate response after treatment and a slower response that peaks in the late log phase of growth. This growth-phase dependent induction by AZT is not blocked by lexA3 (Ind-), which normally negates its self-cleavage, implying another means to induce the DNA damage response that responds to the nutritional state of the cell. We propose that YoaA helicase activity increases access to the 3' nascent strand during replication; consistent with this, YoaA appears to aid removal of potential A-to-T transversion mutations in ndk mutants, which are prone to nucleotide misincorporation. YoaA and its paralog DinG also may initiate template-switching that leads to deletions between tandem repeats in DNA. IMPORTANCE: Maintaining genomic stability is crucial for all living organisms. Replication of DNA frequently encounters barriers that must be removed to complete genome duplication. Balancing DNA synthesis with its repair is critical and not entirely understood at a mechanistic level. The YoaA protein, studied here, is required for certain types of DNA repair and interacts in an alternative manner with proteins that catalyze DNA replication. YoaA is part of the well-studied LexA-regulated response to DNA damage, the SOS response. We describe an unusual feature of its regulation that promotes induction after DNA damage as the culture begins to experience starvation. Replication fork repair integrates both DNA damage and nutritional signals. We also show that YoaA affects genomic stability.

中文翻译：

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DinG家族解旋酶YoaA的遗传分析及其与大肠杆菌中复制钳位蛋白HolC的相互作用

摘要：DNA解旋酶的XP-D / DinG家族在生命的所有三个领域中都具有基因组稳定性。我们在这里研究了大肠杆菌中这些蛋白质之一YoaA的作用。在大肠杆菌中，YoaA有助于耐受核苷叠氮胸苷（AZT）（一种DNA复制抑制剂），并与DNA聚合酶III完整酶HolC的一个亚基发生物理相互作用。我们通过酵母双杂交分析将HolC相互作用所需的YoaA残基映射到其C末端。我们建议这种相互作用与HolC与HolD和其余复制体的相互作用竞争。当过度表达时，YoaA确实会抑制生长，这取决于该相互作用区域。通过基因融合，我们显示YoaA被LexA抑制并作为SOS响应的一部分被诱导响应DNA损伤。AZT对YoaA的诱导是双相的，治疗后即刻反应，而较慢的反应在生长的对数后期达到峰值。lexA3（Ind-）不会阻断AZT的这种依赖于生长阶段的诱导，而lexA3通常会否定其自我切割，这意味着另一种诱导DNA损伤反应的方法可以响应细胞的营养状态。我们建议YoaA解旋酶活性增加复制过程中对3'新生链的访问；与此相一致，YoaA似乎有助于去除ndk突变体中潜在的A到T转换突变，该突变易于核苷酸错误掺入。YoaA及其旁系同源物DinG也可能启动模板转换，从而导致DNA串联重复序列之间的缺失。重要提示：维持基因组稳定性对于所有活生物都是至关重要的。DNA的复制经常会遇到障碍，必须去除这些障碍才能完成基因组复制。使DNA合成与其修复相平衡是至关重要的，并且在机理层面上尚不完全了解。此处研究的YoaA蛋白是某些类型的DNA修复所必需的，并以替代方式与催化DNA复制的蛋白相互作用。YoaA是经过深入研究的LexA调节的DNA损伤应答（SOS应答）的一部分。我们描述了其调控的一个不寻常特征，即随着文化开始经历饥饿，DNA损伤后会促进诱导。复制叉修复融合了DNA损伤和营养信号。我们还表明，YoaA影响基因组稳定性。使DNA合成与其修复相平衡是至关重要的，并且在机理层面上尚不完全了解。此处研究的YoaA蛋白是某些类型的DNA修复所必需的，并以替代方式与催化DNA复制的蛋白相互作用。YoaA是经过深入研究的LexA调节的DNA损伤应答（SOS应答）的一部分。我们描述了其调控的一个不寻常特征，即随着文化开始经历饥饿，DNA损伤后会促进诱导。复制叉修复融合了DNA损伤和营养信号。我们还表明，YoaA影响基因组稳定性。使DNA合成与其修复相平衡是至关重要的，并且在机理层面上尚不完全了解。此处研究的YoaA蛋白是某些类型的DNA修复所必需的，并以替代方式与催化DNA复制的蛋白相互作用。YoaA是经过深入研究的LexA调节的DNA损伤应答（SOS应答）的一部分。我们描述了其调控的一个不寻常的特征，即随着文化开始经历饥饿，DNA损伤后会促进诱导。复制叉修复融合了DNA损伤和营养信号。我们还表明，YoaA影响基因组稳定性。YoaA是经过深入研究的LexA调节的DNA损伤应答（SOS应答）的一部分。我们描述了其调控的一个不寻常特征，即随着文化开始经历饥饿，DNA损伤后会促进诱导。复制叉修复融合了DNA损伤和营养信号。我们还表明，YoaA影响基因组稳定性。YoaA是经过深入研究的LexA调节的DNA损伤应答（SOS应答）的一部分。我们描述了其调控的一个不寻常特征，即随着文化开始经历饥饿，DNA损伤后会促进诱导。复制叉修复融合了DNA损伤和营养信号。我们还表明，YoaA影响基因组稳定性。