基因支持著生命體的基本構(gòu)造和性能,基因序列穩(wěn)定性的維護(hù)是遺傳信息完整傳承和細(xì)胞生存的至關(guān)重要的條件,在DNA復(fù)制過(guò)程中復(fù)制叉的建立和其在染色體上移動(dòng)的精確控制確保了基因序列的穩(wěn)定。在細(xì)胞周期S期中,DNA進(jìn)行復(fù)制合成,復(fù)制體復(fù)合物沿著染色體移動(dòng)決定活化的復(fù)制叉的功能。在整個(gè)復(fù)制過(guò)程中,MCM2-7,GINS和Cdc45蛋白共同組裝成一個(gè)具有解旋酶活性的復(fù)合物來(lái)解旋雙鏈DNA。已有研究揭示了Cdc45-MCM-GINS（CMG）復(fù)合體的分子結(jié)構(gòu),結(jié)合最近的研究發(fā)現(xiàn)Cdc45蛋白沿著染色體運(yùn)動(dòng)的方式與MCM不同,但Cdc45蛋白是如何沿著染色體移動(dòng)的并且這種移動(dòng)對(duì)CMG復(fù)合體功能的影響,我們知之甚少。泛素化修飾是蛋白的翻譯后修飾之一,是指泛素分子與細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)蛋白相結(jié)合并對(duì)目標(biāo)蛋白進(jìn)行特異性修飾的過(guò)程。蛋白的泛素化修飾在蛋白質(zhì)的定位、代謝、功能、調(diào)節(jié)和降解中都起著十分重要的作用。本研究發(fā)現(xiàn)在釀酒酵母中,Cdc45蛋白能夠被單泛素化修飾,依據(jù)生物信息學(xué)分析,我們發(fā)現(xiàn)Cdc45蛋白存在10個(gè)潛在的泛素化修飾位點(diǎn),然而這些位點(diǎn)中是否存在泛素化修飾位點(diǎn)?以及形成泛素化后是否會(huì)對(duì)Cdc45蛋白功能產(chǎn)生... 

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CMG解旋酶解旋DNA鏈的四種模型猜想[202]

在DNA復(fù)制的過(guò)程中,CMG復(fù)合體作為解旋酶在DNA鏈上進(jìn)行移動(dòng),三者之間的結(jié)構(gòu)一直是研究關(guān)注的重點(diǎn)。已有研究表明,復(fù)制開(kāi)始前,兩個(gè)MCM2-7同源六聚體以Mcm5-Mcm3-Mcm7-Mcm4-Mcm6-Mcm2的方式首尾相接形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)結(jié)合在染色體的DNA鏈上[66,205,206]。在不同的生物體中,我們發(fā)現(xiàn)這六個(gè)亞基它們的結(jié)構(gòu)相關(guān)且高度保守,組成MCM/P1家族。其中每一個(gè)MCM亞基均擁有一個(gè)N-端可以與DNA相互作用區(qū)域[207,208]和一個(gè)C-端動(dòng)力區(qū)域,研究發(fā)現(xiàn)C-端動(dòng)力區(qū)域?qū)儆贏AA+(ATPases associated with diverse cellular activities)超家族,它可以與ATP結(jié)合,具有ATP酶依賴的活性[209]。其中,MCM5和MCM2之間的相互作用比較微弱,在ATP的作用下,通過(guò)這兩者之間的斷開(kāi)與連接,MCM存在著開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種狀態(tài)(圖1-8)。當(dāng)ATP缺失時(shí),我們發(fā)現(xiàn)MCM2和MCM5兩個(gè)亞基之間的連接是斷開(kāi)的(圖1-8A);而在ATP存在的情況下,MCM復(fù)合物通過(guò)其C-端的AAA+區(qū)域與ATP結(jié)合,從而引起MCM構(gòu)象的改變而將MCM六聚體的各個(gè)亞基向中間拉攏,MCM5和MCM2之間重新建立連接,此時(shí)MCM環(huán)處于閉合狀態(tài)(圖1-8B),從而阻止MCM六聚體從染色體DNA鏈上滑脫。

除此之外,GINS復(fù)合物與MCM3、MCM5亞基結(jié)合,Cdc45蛋白與MCM2亞基相互作用,因此,由GINS、Cdc45和MCM外周也共同形成一個(gè)孔道。在DNA雙鏈解旋時(shí),其中與后隨鏈結(jié)合的一條鏈從這個(gè)孔道穿過(guò),而另一條與前導(dǎo)鏈結(jié)合的鏈則從MCM環(huán)中心穿過(guò)[210-213](圖1-9A)。因?yàn)镃MG復(fù)合體可以越過(guò)結(jié)合后隨鏈的DNA鏈上的障礙,而不能越過(guò)結(jié)合前導(dǎo)鏈的DNA鏈上的障礙的這一現(xiàn)象[124,202],我們假設(shè)Cdc45蛋白或許與MCM擁有著不同的在染色體上移動(dòng)的方式。CMG復(fù)合體的結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),無(wú)疑為這種假設(shè)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),在DNA復(fù)制過(guò)程中偶爾出現(xiàn)MCM環(huán)打開(kāi)時(shí),前導(dǎo)鏈會(huì)從MCM中心環(huán)滑脫到由GINS、Cdc45和MCM外周共同形成的孔道中,并由于Cdc45蛋白與DNA鏈相互之間不太牢固的作用的存在[199,200,214,215]而與Cdc45蛋白結(jié)合(圖1-9B),隨后再將DNA重新導(dǎo)回到MCM環(huán)中心。CMG復(fù)合體的這種構(gòu)象的形成有助于避免隨著CMG復(fù)合體沿著復(fù)制叉移動(dòng)時(shí),前導(dǎo)鏈從中心孔區(qū)的“逃逸”而導(dǎo)致CMG復(fù)合體從染色體上的脫離。從這個(gè)研究結(jié)論中,我們發(fā)現(xiàn)Cdc45蛋白在其中起著關(guān)鍵性的作用。正是Cdc45蛋白在前導(dǎo)鏈將要滑脫時(shí)與其的快速結(jié)合,“抓住”了逃脫的前導(dǎo)鏈并將其導(dǎo)回到MCM環(huán)中,確保了后續(xù)DNA復(fù)制的繼續(xù)進(jìn)行。而Cdc45蛋白是怎樣將前導(dǎo)鏈導(dǎo)回MCM環(huán)中的,我們?nèi)耘f不清楚。本文我們研究的重點(diǎn)正是Cdc45蛋白被泛素化修飾后在DNA復(fù)制過(guò)程中所起的作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ和Ⅱ的結(jié)構(gòu)特性及抑制劑的研究進(jìn)展[J]. 許明錄,湯波.  河南科技學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(02)



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