The molecular mechanisms of the Mre11/Rad50 DNA repair complex

Mre11/Rad50 DNA修复复合物的分子机制

基本信息

  • 批准号:
    1716269
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 65.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research goal of this project is to achieve a detailed understanding of how the Mre11/Rad50 (MR) DNA repair complex carries out and regulates its enzymatic activity. The MR complex is involved in the processing of DNA double-strand breaks (DSBs), which are among the most harmful forms of DNA damage and their improper repair may lead to cellular dysfunction or death. The completion of this project is expected to provide insights into how organisms maintain their genetic material over many generations in the face of internal and external DNA damaging agents. This project will also provide high quality training experiences for high school, undergraduate, and graduate students. The PI actively participates in several internship programs with the goal of increasing the diversity of talented individuals choosing science as a career. The PI is partnering with the Science Bound program at Iowa State University and will create a laboratory module for visiting high school students that involves UV-induced DNA damage and repair. Finally, the PI is working to increase scientific literacy by developing and teaching introductory science lecture and laboratory courses designed for non-science majors. The overall objective of this research project is to define the catalytic and regulatory mechanisms of the MR complex. Previous studies carried out in the PI's lab strongly suggest that the underlying mechanisms that operate in the MR complex are well conserved among homologs. It was found that the nuclease activity of the bacteriophage T4 MR complex can be altered depending on the nature of the divalent cation used. While Mn2+ supports a robust 3' to 5' dsDNA exonuclease activity, Mg2+ may support a more physiologically relevant nuclease activity. A series of in vivo and in vitro experiments will be carried out with the goal of determining the identity of the divalent cation used by Mre11 to perform its activity in vivo. The PI has proposed that the Rad50 coiled-coil domain alternates between ring-like and parallel conformational states, which are driven by the ATP hydrolysis cycle and serve to regulate the ATPase and nuclease activities of the complex. A combination of biophysical techniques that report on the conformation and dynamics of the coiled-coil domain will be employed to test this hypothesis. The entire ensemble of conformational states that the coiled-coil adopts and their rates of interconversion will be determined. Similar methods will be used to monitor conformational changes in Mre11 and to determine how these are controlled by the activity of Rad50. The results of these studies are expected to significantly enhance our understanding of the MR complex and how its activities are coordinated during DSB repair.
该项目的研究目标是详细了解Mre 11/Rad 50(MR)DNA修复复合物如何进行和调节其酶活性。 MR复合物参与DNA双链断裂(DSB)的处理,DSB是最有害的DNA损伤形式之一,其不当修复可能导致细胞功能障碍或死亡。 该项目的完成预计将有助于了解生物体如何在面对内部和外部DNA破坏剂的情况下保持其遗传物质。 该项目还将为高中生、本科生和研究生提供高质量的培训体验。 PI积极参与多个实习项目,旨在增加选择科学作为职业的人才的多样性。 PI正在与爱荷华州州立大学的科学界项目合作,并将为访问高中学生创建一个实验室模块,涉及紫外线诱导的DNA损伤和修复。 最后,PI正在努力通过开发和教授为非科学专业设计的入门科学讲座和实验室课程来提高科学素养。 该研究项目的总体目标是确定MR复合物的催化和调节机制。 PI实验室先前进行的研究强烈表明,在MR复合物中运作的潜在机制在同源物中非常保守。 发现噬菌体T4 MR复合物的核酸酶活性可以根据所使用的二价阳离子的性质而改变。 虽然Mn 2+支持稳健的3'至5' dsDNA核酸外切酶活性,但Mg 2+可支持更生理相关的核酸酶活性。 将进行一系列体内和体外实验,目的是确定Mre 11在体内发挥活性所用的二价阳离子的身份。 PI提出Rad 50卷曲螺旋结构域在环状和平行构象状态之间交替,这是由ATP水解循环驱动的,并用于调节复合物的ATP酶和核酸酶活性。 将采用生物物理技术的组合来测试这一假设,该技术报告卷曲螺旋结构域的构象和动力学。 将确定卷曲螺旋所采用的构象状态的整个系综及其相互转换的速率。 将使用类似的方法监测Mre 11的构象变化,并确定这些变化如何受Rad 50活性的控制。 这些研究的结果有望显著增强我们对MR复合体及其活动在DSB修复过程中如何协调的理解。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Kinetic Analysis of the Exonuclease Activity of the Bacteriophage T4 Mre11-Rad50 Complex.
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  • DOI:
    10.1016/bs.mie.2017.12.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tibebe A.Teklemariam, Osvaldo D.Rivera
  • 通讯作者:
    Tibebe A.Teklemariam, Osvaldo D.Rivera
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