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《细胞》报道北大生命科学学院孔道春课题组研究成果
发布日期:2012-06-26 浏览次数: 字号:[ ]

图二. Dna2蛋白受到S期细胞周期检验点的调控来稳定停顿的DNA复制叉

      《细胞》(Cell)杂志于2012年6月8日发表了北京大学生命科学学院孔道春教授(通讯作者)与英国Sussex大学Antony Carr和Johanne Murray课题组、北京大学生命科学学院纪建国课题组和中国科学院生物物理所孙磊、孙飞课题组合作完成的论文“The Intra-S Phase Checkpoint Targets Dna2 to Prevent Stalled Replication Forks from Reversing”[Cell 149, 1221-1232]。同期还刊发了Mong Sing Lai博士和Marco Foiani博士共同署名的对该成果的评论。该项研究发现了一个新的维持DNA复制叉稳定性的蛋白Dna2,并阐明了S期细胞周期检验点和Dna2蛋白维持DNA复制叉稳定性的分子机理。

      在真核细胞DNA复制过程中,由于染色质的本身结构及内外因子造成的DNA损伤,这些因素会使得DNA复制叉停顿下来。维持停顿的DNA复制叉稳定对于遗传物质的精确传递至关重要。停顿的DNA复制叉如果不能得到稳定,就会引起DNA复制叉倒转及垮塌,进而导致DNA复制不完全、基因组不稳定,从而引发细胞的死亡或者癌变。

     早期的一些研究表明,S期细胞周期检验点在维持停顿的DNA复制叉稳定性过程中发挥主导作用。S期细胞周期检验点的缺失会导致停顿的DNA复制叉倒转(图一),而倒转的DNA复制叉会导致复制叉垮塌或引起高频率的染色体DNA重组,最终导致基因组不稳定。但S期细胞周期检验点稳定停顿DNA复制叉的作用机理一直未被阐明,是一个长期悬而未决的问题,是细胞周期检验点研究的热点之一。

图一. DNA复制叉倒转的电镜图片。H为DNA复制泡中的倒转结构;I-K为DNA复制叉中的倒转结构。空三角表示断裂的倒转臂单链末端

      在该篇发表的论文中,胡家志博士等结合生物化学筛选和质谱鉴定的方法得到了一批S期细胞周期检验点重要激酶Cds1Chk2的底物,进一步研究发现其中的一个底物Dna2蛋白是维持停顿的DNA复制叉稳定的主要效应蛋白——Dna2蛋白的缺失也会导致 DNA复制叉的倒转(图一)。S期细胞周期检验点的Cds1激酶可以直接在第220位的丝氨酸上磷酸化Dna2,从而稳定Dna2与停顿的DNA复制叉的结合。Dna2(a flap endonuclease)利用其能切割长片段单链DNA的核酸酶活性来切除停顿DNA复制叉中的新生单链DNA翘起结构,从而防止复制叉倒转并维持DNA复制叉稳定(图二)。这一新通路的发现直接阐明了S期细胞周期检验点是如何稳定停顿的DNA复制叉,并为DNA复制叉稳定性的机理研究提供了新的方向,是该领域的重要突破。

      本课题得到国家科技部973、重点实验室、985、国家自然科学基金委等的资助。




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