酵母菌DNA损伤应激反应的定量生物学研究

在真核细胞的细胞周期过程中，DNA复制期（S期）检验点监控着DNA复制的进行，确保了细胞分裂过程中基因信息的完整性。芽殖酵母S期检验点是目前研究最为清楚的一个通路。在本项目的资助下，针对化学诱导物羟基脲（Hydroxyurea, HU）诱导的芽殖酵母菌检验点激活和调控DNA复制通路和过程，我们在相关的酵母突变菌株中构建了反映S期检验点激活的Rnr3-GFP 荧光蛋白报告体系，这样就能够测量在不同HU浓度刺激下、不同酵母突变菌株的Rnr3蛋白的多时间点的表达水平。同时，基于S期检验点的微分方程模型和随机动力学模型，我们预言通路中Rad53的自磷酸化的正反馈所引起的鞍节点分叉决定了检验点中HU和单链DNA的激活阈值，Rad53的自磷酸化强度的变化将引起HU的激活阈值的变化；并推断出S期检查点激活后的DNA复制调控的基本机制。进一步，我们通过实验验证了检验点的激活阈值，同时证明在HU激活阈值浓度之上，较高浓度的HU引起了更长的ssDNA的积累和缓慢的修复过程，进而导致了细胞周期的时间延迟。总之，我们发现在S期检验点激活过程中，酵母菌中ssDNA 激活阈值的决定因素，构建了酵母S期检验点定量研究的基本框架，为进一步的理论和实验研究提供了线索。