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

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.
项目摘要 染色体由称为复制体的复杂全酶复制。常规谈判障碍 通过具有辅助机制的复制体,统称为DNA损伤途径,可确保 基因组完整性通过即时重塑。这些途径的异常会导致染色体 不稳定性和包括癌症在内的广泛疾病。 Schauer实验室的长期目标是 了解遗传和表观遗传保真度的分子基础,目的是改善治疗 和/或预防疾病。在此提案中,Schauer Lab将使用功能齐全的复制品 从30多种纯多肽重组,研究复制品如何绕过定期发生的障碍 基因组在世代相传的遗传和表观遗传完整性的同时。他们还建议发展 全细胞裂解物系统以在双链DNA上建立主动复制叉 复制无需复制倡议。 DNA损伤耐受机制将 使用生物化学,单分子生物物理学和结构生物学进行研究。结构动力学的 将表征S期损伤响应,重点是介体激酶MRC1和多个 它调节拉长复制体的方式。 Schauer实验室还建议研究时空 通过转化合成聚合酶挽救病变恒星复制品的机制,以及两个MRC1如何 DNA滑动夹的泛素化调节了这种反应。复制染色质时,核小体 在没有组蛋白伴侣的情况下,呈现出强大的复制叉进展。 Schauer实验室 将研究重构染色质的复制叉处的组蛋白动力学,重点是调节 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 耦合了Hisstone伴侣。将开发工具以跟踪Hisstone的命运和动态 单分子水平。目的是更好地了解控制表观遗传的过程 继承,对于在细胞分裂过程中维持细胞性很重要。最后,Schauer实验室的建议 复制机械与主动拉长的转录复合物之间的碰撞,因为这些 冲突可能是高度诱变的。 RPB4/7异二聚体的转录调节也将研究。 转录将从纯化的蛋白质或全细胞提取物或组合中重新组成 二。 Schauer实验室正在为这些项目开发生化和单分子工具,这些工具将负担得起 前所未有的瞥见这些关键过程背后的分子机制。单分子 荧光共振能量转移(SMFRET)将被雇用以跟踪分子间相互作用, 允许表征这些系统的结构动力学。此外,将开发技术 跟踪荧光标记的蛋白在单分子水平上的双链DNA上标记的蛋白质。 这些研究提供的机械洞察力将对医学研究界有益。

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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