DNA解旋酶MCM双六聚体构象的形成机制与生理功能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31271331
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

MCM(Mini-chromosome maintenance)protein is essential for genome replication in all eukaryotes, which plays important roles both as the licensing factor during initiation and as the coordinator between replication fork movement and the cell cycle progression. Recent studies showed that MCM might form double hexamers (DH) in vivo and in vitro besides its traditional single hexamer ring shape. What's the physiological function of such particular conformation of MCM remains elusive. The mechanism to form doule-hexamer structure may be conserved among archaeal and eukaryotic MCM proteins through our previous phylogenetic tree analysis. Hyperthermophilic Sulfolobus islandicus becomes an ideal model organism because this genetically tractable species contains only one MCM protein, which makes it possible to carry out the structural and functional analysis for homo-oligomer of MCM. We'll investigate the ability and mechanism of SisMCM to form double hexamers through combination of approaches as Electro-microscopy and mutation assays. The effects of the DH formation on its unwinding activity will be measured. The results from SisMCM will be further applied to MCM2-7 of Saccharomyces cerevisiae, in which multiple mutations can be easily achieved. By taking advantage of both Sulfolobus and budding yeast models,it might be possible to answer how and why MCM complex should be assembled as the DH form. Our studies may contribute to dissolve the enigmas as "MCM paradox".
MCM(Mini-chromosome maintenance)蛋白被普遍认为是所有真核生物DNA复制所必需的DNA解旋酶,不仅仅在DNA复制起始的控制、复制叉的组装及其行进过程起着重要作用,还参与基因组复制与细胞周期之间的偶联调控。最近一些研究发现MCM蛋白除了经典的六聚体环状结构外,还可能形成双六聚体等构象。MCM为什么形成双六聚体构象?这种构象与MCM活性有什么关系?前期已经获得的MCM分子进化树等结果已暗示极端嗜热冰岛硫化叶菌与酵母中存在保守的双六聚体形成机制。本项目将同时采用这两种各具优势的模式材料,首先对由单亚基组成的冰岛硫化叶菌SisMCM同聚体运用遗传、生化与电镜等手段解析双六聚体构象形成机制、动态变化及其生理功能;然后在酵母MCM2-7六个亚基中相应的保守功能域进行突变或互补分析,探讨MCM蛋白构象与其解旋酶活性之间的关系,将有助于解决"MCM悖论"等悬而未决的问题。

结项摘要

MCM(Mini-chromosome maintenance)蛋白被普遍认为是所有真核生物DNA 复制所必需的DNA 解旋酶,不仅仅在DNA 复制起始的控制、复制叉的组装及其行进过程起着重要作用,还参与基因组复制与细胞周期之间的偶联调控。最近一些研究发现MCM 蛋白除了经典的六聚体环状结构外,还可能形成双六聚体等构象。本项目针对真核基因组复制领域中的前沿难题——MCM 解旋酶的结构与功能的动态调控,主要研究了MCM蛋白形成双六聚体(Double Hexamers)与其解旋功能之间的关系。我们报道古菌MCM同源蛋白存在甲基化修饰,证明甲基化修饰增强了高温环境下MCM解旋酶的活性。报道了Sld3与Mcm2-7复合体中的Mcm2/6两个亚基之间的直接相互作用,鉴定了互作关键氨基酸残基,突变分析证明Sld3-MCM互作是MCM激活过程中必需的一个中间环节。更重要的是,本项目研究中发现了一个与MCM双六聚体特异相互作用的蛋白,Mcm10。建立了在酵母细胞内分析MCM双六聚体形成-分离的新方法,证明Mcm10是首个参与MCM双六聚体分离的必需因子。这些结果深化了我们对真核生物DNA复制起始过程中MCM双六聚体形成-分离-激活过程的认识。本项目相关成果以通讯或共通讯作者在Cell Reports, PLoS Genetics, EMBO Reports, Frontiers in Microbiology等生物学专业期刊发表论文9篇。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural basis of Zika virus helicase in recognizing its substrates.
寨卡病毒解旋酶识别底物的结构基础
  • DOI:
    10.1007/s13238-016-0293-2
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Protein & cell
  • 影响因子:
    21.1
  • 作者:
    Tian H;Ji X;Yang X;Zhang Z;Lu Z;Yang K;Chen C;Zhao Q;Chi H;Mu Z;Xie W;Wang Z;Lou H;Yang H;Rao Z
  • 通讯作者:
    Rao Z
Mutations in RECQL Gene Are Associated with Predisposition to Breast Cancer.
RECQL 基因突变与乳腺癌易感性相关
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1005228
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Sun J;Wang Y;Xia Y;Xu Y;Ouyang T;Li J;Wang T;Fan Z;Fan T;Lin B;Lou H;Xie Y
  • 通讯作者:
    Xie Y
Sld3-MCM Interaction Facilitated by Dbf4-Dependent Kinase Defines an Essential Step in Eukaryotic DNA Replication Initiation.
Dbf4 依赖性激酶促进的 Sld3-MCM 相互作用定义了真核 DNA 复制起始的重要步骤
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2016.00885
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Fang D;Cao Q;Lou H
  • 通讯作者:
    Lou H
DNA聚合酶在维持基因组稳定性中的多重功能及其相关疾病
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹友龙;李丽莉;楼慧强
  • 通讯作者:
    楼慧强
The Helicase Activity of Hyperthermophilic Archaeal MCM is Enhanced at High Temperatures by Lysine Methylation.
赖氨酸甲基化在高温下增强超嗜热古菌 MCM 的解旋酶活性
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2015.01247
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Xia Y;Niu Y;Cui J;Fu Y;Chen XS;Lou H;Cao Q
  • 通讯作者:
    Cao Q

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DNA复制研究步入单分子时代
  • DOI:
    10.16288/j.yczz.17-251
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    遗传
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    楼慧强
酿酒酵母DNA复制的精确时空控制
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.180937
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘路;楼慧强
  • 通讯作者:
    楼慧强

其他文献

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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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