Mechanistic Studies of Replication Initiation in Prokaryotes
原核生物复制起始的机制研究
基本信息
- 批准号:10189628
- 负责人:
- 金额:$ 44.49万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2005
- 资助国家:美国
- 起止时间:2005-05-01 至 2022-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ATP phosphohydrolaseATPase DomainAccountingAddressAffectAnti-Bacterial AgentsAwardBacteriaBacterial InfectionsBindingBiochemicalBiochemistryBiological AssayBiological ModelsBypassC-terminalCell ProliferationCell SurvivalCellsClosure by clampComplexCoupledDNADNA DamageDNA PrimaseDNA biosynthesisDNA replication forkDNA-Directed RNA PolymeraseDataDefectDepositionDnaB helicaseElementsEscherichia coliEukaryotaGene DosageGeneticGoalsHomoInvestigationLeadMalignant NeoplasmsMediatingMethodsMolecularMotorN-terminalNucleoproteinsOrganismOutcomePathway interactionsPeptide Initiation FactorsPositioning AttributeProcessProkaryotic CellsProteinsReagentRegulationReplication InitiationReplication OriginReplication-Associated ProcessResearchSingle-Stranded DNAStretchingStructureSubstrate InteractionSystemTechnologyTherapeutic InterventionTimeWorkdrug discoveryds-DNAhelicaseinnovationmeltingmetaplastic cell transformationmolecular modelingoperationpreventrecruitsingle moleculestructural biologytau Proteinstranslocase
项目摘要
A long-term goal of our research is to understand the molecular mechanisms underlying
the initiation of cellular DNA replication. Initiation is a defining commitment to cell
proliferation; inappropriate onset of replication can lead to genetic instabilities, DNA
damage, and changes in gene copy number. From a biomedical perspective, initiation is
a keystone pathway that should be susceptible to therapeutic intervention for controlling
bacterial infections and cancers; however, a molecular-level understanding of initiation
factors and activities is insufficiently complete to advance such efforts.
The present application focuses on the initiation of DNA replication in bacteria, using E.
coli as a model system. Although a basic framework for this process has been in place
for more than 25 years, its mechanistic principles have remained highly enigmatic. By
employing an innovative mix of structural methods, new biochemical assays, and
analytic technologies, we will answer fundamental questions involving how initiation
proteins collaborate to open a bubble in a replication origin and deposit ring-shaped
helicases onto the DNA. We will determine in molecular detail: 1) how the DnaA
processes the replication origin, oriC, prior to loading of the DnaB helicase and how the
ATPase activity of DnaA controls this activity, 2) how the replicative helicase loader,
DnaC, coordinates ATP turnover and ssDNA binding to efficiently load DnaB onto DNA
and promote helicase-mediated DNA unwinding, and 3) how partner proteins of DnaB
coordinate the transition from helicase recruitment to helicase loading, and how they
regulate different DnaB translocation activities. The outcome of the proposed studies will
be a structural and functional picture of the major steps involved in converting a duplex
chromosomal region into a bidirectional replication fork. These findings in turn will: 1)
define new principles for both the field of DNA replication and the broader action of ATP-
dependent machines and switches, and 2) establish new reagents and assays for
advancing drug-discovery efforts that target initiation systems.
我们研究的长期目标是了解潜在的分子机制
细胞DNA复制的起始。启动是对细胞的明确承诺
增殖;不适当的复制起始可能导致遗传不稳定、DNA
损伤和基因拷贝数的变化。从生物医学的角度来看,启动是
一个关键途径,应该容易受到治疗干预的控制
细菌感染和癌症;然而,对引发的分子水平理解
推动此类努力的因素和活动还不够完善。
本申请的重点是使用大肠杆菌启动细菌中的 DNA 复制。
大肠杆菌作为模型系统。尽管这个过程的基本框架已经到位
25 年多来,其机械原理一直非常神秘。经过
采用结构方法、新生化分析的创新组合,
分析技术,我们将回答涉及如何启动的基本问题
蛋白质协作在复制起点打开气泡并沉积环形
解旋酶到 DNA 上。我们将确定分子细节:1) DnaA 如何
在加载 DnaB 解旋酶之前处理复制起点 oriC,以及如何
DnaA 的 ATP 酶活性控制该活性,2) 复制解旋酶装载机如何,
DnaC,协调 ATP 周转和 ssDNA 结合,以有效地将 DnaB 加载到 DNA 上
并促进解旋酶介导的 DNA 解旋,以及 3) DnaB 的伴侣蛋白如何
协调从解旋酶招募到解旋酶加载的过渡,以及它们如何
调节不同的 DnaB 易位活动。拟议研究的结果将
是转换复式公寓所涉及的主要步骤的结构和功能图
染色体区域形成双向复制叉。这些发现反过来将:1)
为 DNA 复制领域和 ATP 更广泛的作用定义新原理
相关机器和开关,以及 2) 建立新的试剂和测定方法
推进针对引发系统的药物发现工作。
项目成果
期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Loading strategies of ring-shaped nucleic acid translocases and helicases.
环形核酸转位酶和解旋酶的加载策略。
- DOI:10.1016/j.sbi.2013.11.006
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:6.8
- 作者:O'Shea,ValerieL;Berger,JamesM
- 通讯作者:Berger,JamesM
The bacterial DnaC helicase loader is a DnaB ring breaker.
- DOI:10.1016/j.cell.2013.03.006
- 发表时间:2013-04-11
- 期刊:
- 影响因子:64.5
- 作者:Arias-Palomo E;O'Shea VL;Hood IV;Berger JM
- 通讯作者:Berger JM
Molecular determinants of origin discrimination by Orc1 initiators in archaea.
- DOI:10.1093/nar/gkq1308
- 发表时间:2011-05
- 期刊:
- 影响因子:14.9
- 作者:Dueber EC;Costa A;Corn JE;Bell SD;Berger JM
- 通讯作者:Berger JM
¹H, ¹³C, and ¹⁵N NMR assignments for the helicase interaction domain of Staphylococcus aureus DnaG primase.
金黄色葡萄球菌 DnaG 引发酶解旋酶相互作用结构域的 H、C 和 N NMR 归属。
- DOI:10.1007/s12104-011-9320-7
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0.9
- 作者:Shortridge,MatthewD;Griep,MarkA;Powers,Robert
- 通讯作者:Powers,Robert
Mechanisms for initiating cellular DNA replication.
- DOI:10.1146/annurev-biochem-052610-094414
- 发表时间:2013
- 期刊:
- 影响因子:16.6
- 作者:Costa A;Hood IV;Berger JM
- 通讯作者:Berger JM
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