Bypass Mechanisms in Eukaryotic Replication
真核复制中的旁路机制
基本信息
- 批准号:10798784
- 负责人:
- 金额:$ 3.24万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-01 至 2027-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:BiochemicalBiochemistryBiophysicsBypassCell ExtractsCell divisionCell physiologyCellsCellularityChromatinChromosomal InstabilityChromosomesClosure by clampCommunitiesComplexCoupledDNADNA DamageDNA biosynthesisDNA replication forkDepositionDiseaseEnsureEpigenetic ProcessFailureGenerationsGeneticGenetic TranscriptionGenomeGenomicsGoalsHistonesHoloenzymesHuman PathologyHybridsKnowledgeLabelLesionMalignant NeoplasmsMediationMediatorMedical ResearchMolecularMolecular ChaperonesMolecular MachinesMotionNucleosomesPathway interactionsPhosphotransferasesPolymeraseProcessProteinsRNARegulationReplication InitiationReplication OriginResearchS phaseSlideSystemTechnologyTranscription ElongationTranscriptional RegulationUbiquitinationdesigndisorder preventionds-DNAdynamic systemgenome integrityimprovedinsightintermolecular interactionpolypeptidepreservationpreventprotein purificationreconstitutionresponsesingle moleculesingle-molecule FRETspatiotemporalstructural biologytool
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Chromosomes are copied by a complex holoenzyme called the replisome. Obstacles are routinely negotiated
by the replisome with auxiliary mechanisms, collectively called DNA damage tolerance pathways, that ensure
genomic integrity via on-the-fly remodeling. The aberrance of these pathways can lead to chromosome
instability and a broad range of diseases including cancer. The Schauer Lab’s long-term goal is to thus
understand the molecular basis for genetic and epigenetic fidelity, with the goal of improving the treatment
and/or prevention of diseases. In this proposal, the Schauer Lab will use a fully functional replisome
reconstituted from over 30 pure polypeptides to study how replisomes bypass obstacles that regularly occur in
the genome while enforcing genetic and epigenetic integrity across generations. They also propose to develop
whole cell lysate systems to establish active replication forks on double-stranded DNA at natural origins of
replication without the need for replication initiation on synthetic forks. DNA damage tolerance mechanisms will
be studied using biochemistry, single-molecule biophysics, and structural biology. The structural dynamics of
the S-phase damage response will be characterized, with a focus on the mediator kinase Mrc1 and the multiple
ways it regulates the elongating replisome. The Schauer Lab also proposes to study the spatiotemporal
mechanisms of rescue of lesion-stalled replisomes by translesion synthesis polymerases, and how both Mrc1
and ubiquitination of DNA sliding clamps regulates this response. When replicating chromatin, nucleosomes
present a strong block to replication fork progression in the absence of histone chaperones. The Schauer Lab
will study histone dynamics at the replication fork in reconstituted chromatin, with a focus on regulation of
histone deposition symmetry by histone chaperones and in the molecular mechanisms of various replication-
coupled histone chaperones themselves. Tools will be developed to track histone fate and dynamics at the
single-molecule level. The goal is to get a better understanding of the processes that control epigenetic
inheritance, important for maintaining cellularity during cell division. Finally, the Schauer Lab proposes to study
collisions between the replication machinery and an actively elongating transcription complex, since these
conflicts can be highly mutagenic. Transcriptional regulation by the rpb4/7 heterodimer will also be studied.
Transcription will be reconstituted from either purified proteins, or whole-cell extracts, or a combination of the
two. The Schauer Lab is developing biochemical and single-molecule tools for these projects that will afford an
unprecedented glimpse into the molecular mechanisms behind these critical processes. Single-molecule
fluorescence resonance energy transfer (smFRET) will be employed to track intermolecular interactions,
allowing a characterization of the structural dynamics of these systems. Further, technology will be developed
to track dynamic motions of fluorescently labeled proteins on double-tethered DNA at the single-molecule level.
The mechanistic insight afforded by these studies will be beneficial for the medical research community.
项目概要
染色体由一种称为复制体的复杂全酶复制,通常会克服障碍。
通过具有辅助机制的复制体,统称为 DNA 损伤耐受途径,确保
通过动态重塑来保证基因组完整性。这些途径的异常可能导致染色体。
不稳定和包括癌症在内的广泛疾病。
了解遗传和表观遗传保真度的分子基础,目标是改善治疗
在该提案中,Schauer 实验室将使用功能齐全的复制体。
由 30 多种纯多肽重组而成,用于研究复制体如何绕过经常出现的障碍
他们还建议开发基因组,同时加强各代人的遗传和表观遗传完整性。
全细胞裂解物系统在自然起源的双链 DNA 上建立活跃的复制叉
无需合成叉上的复制启动即可进行复制。
利用生物化学、单分子生物物理学和结构生物学来研究结构动力学。
S 期损伤反应将被表征,重点是介导激酶 Mrc1 和多重
Schauer 实验室还建议研究时空。
通过跨损伤合成聚合酶拯救损伤停滞的复制体的机制,以及 Mrc1 如何
DNA 滑动钳的泛素化在复制染色质、核小体时调节这种反应。
在没有组蛋白伴侣的情况下,对复制叉的进展产生强烈的阻碍。
将研究重组染色质复制叉处的组蛋白动力学,重点关注
组蛋白伴侣的组蛋白沉积对称性以及各种复制的分子机制
将开发偶联组蛋白伴侣本身的工具来追踪组蛋白的命运和动态。
目标是更好地了解控制表观遗传的过程。
遗传对于细胞分裂过程中维持细胞结构很重要。最后,绍尔实验室建议进行研究。
复制机器和主动延伸的转录复合物之间的碰撞,因为这些
rpb4/7 异二聚体的转录调节也可能具有高度诱变性。
转录将由纯化的蛋白质、全细胞提取物或两者的组合来重建
2. Schauer 实验室正在为这些项目开发生化和单分子工具,这些工具将提供
单分子一瞥这些关键过程背后的分子机制。
荧光共振能量转移(smFRET)将用于追踪分子间相互作用,
此外,还将开发技术来表征这些系统的结构动力学。
在单分子水平上追踪双链 DNA 上荧光标记蛋白质的动态运动。
这些研究提供的机制见解将有利于医学研究界。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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