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Wapl和Pds5将粘连蛋白从染色体上解离的分子机制研究
结题报告
批准号:
31870751
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
欧阳珠清
依托单位:
学科分类:
C0502.分子生物物理
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘琳、田茂鹏、张小燕、万璐、刘洁
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中文摘要
染色体分离调控是细胞周期调控领域一个根本性的重要问题,因为粘连蛋白的动态迁移以及染色体分离发生错误是婴儿出生缺陷和胚胎死亡的重要原因。粘连蛋白在染色体上的动态迁移涉及到其环形结构的打开与关闭。粘连蛋白的调控蛋白Wapl和Pds5能够将其从染色体上解离下来,但其分子机理还不清楚。申请人前期通过解析人源Wapl以及Pds5结合Wapl小肽的复合物结构,基于结构的生化细胞研究,对Wapl和Pds5如何打开粘连蛋白DNA出口的分子机制做了一定的探索。我们的结果显示,Wapl通过一个保守的YSR结构模式与sororin竞争结合Pds5,从而促使粘连蛋白从染色体上解离下来;Pds5结合Scc1的N端抑制了DNA出口的重新关闭。.基于前期的研究结果,以及近期建立的实验体系, 申请人将采用生物化学,细胞生物学,X射线晶体学以及冷冻电镜结合的方法更深入的研究染色体分离调控这一关键问题。
英文摘要
Regulation of chromosome segregation is very critical in cell cycle regulation as errors in cohesin dynamics and chromosome segregation are major causes for birth defect and embryonic lethality. Cohesin dynamics on chromosome involves opening and closing of its ring structure. Cohesin regulators, Wapl and Pds5, dissociate cohesin from chromosome, but the detailed mechanism is still unclear. I have previously solved the structures of human Wapl and human Pds5 bound to a Wapl peptide, uncovered the molecular mechanism of how these regulators open the DNA exit gate of cohesin using the structure-based biochemical and cellular biology methods. Our results show that Wapl competes with Sororin for Pds5 binding through the conserved YSR motif, promoting the dissociation of cohesin from chromosome; Pds5 binds to Scc1 N-terminal thus inhibits the re-closure of the DNA exit gate of cohesin..Based on our previous discoveries and assays we established recently, we will further explore the critical question using a combination of biochemical, cellular biology, X-ray crystallography and cryo-EM methods.
粘连蛋白的动态迁移以及染色体分离发生错误是婴儿出生缺陷和胚胎死亡的重要原因。粘连蛋白在染色体上的动态迁移涉及到其环形结构的打开与关闭。本课题拟从3个方面解析Wapl和Pds5将粘连蛋白从染色体上解离的分子机制: 1)Pds5结合Scc1的N端抑制DNA出口的重新关闭的分子机制;2)Wapl和Pds5如何将粘连蛋白的解离与ATP酶活性偶联起来;3) 通过解析不同状态的Smc3-Scc1复合物结构捕捉Wapl-Pds5打开DNA出口过程中的两种状态。.为此,我们解析了Smc3-Scc1亚复合物2.8埃衍射分辨率的晶体结构.基于晶体结构,构建了破坏相互作用的突变体,体外结合实验测定它们与野生型蛋白结合的差别。验证复合物结构的正确性;体外ATP酶活实验结果表明,加载复合物Scc2-Scc4和DNA分子均可激活粘连蛋白复合物的ATP酶活性,且二者的激活作用具有协同效应。与Scc1结合缺陷的Scc2突变体对ATP酶活性则没有影响。此外,体外解离实验结果表明,在TEV酶处理的条件下,Pds5-Wapl能够使FLAG-TEV插入突变的Scc1-N端从复合物上解离下来。但不能使野生型粘连蛋白复合物的Scc1-N端解离,说明Pds5-Wapl能够使粘连蛋白的出口打开。粘连蛋白结合缺陷型的Pds5-Wapl突变体则不能,说明这个过程依赖于Wapl-Pds5与粘连蛋白的相互作用。.然而在我们项目进行中,前实验室在Science上发表了粘连蛋白结合NIPBL的电镜结构。我们的大部分实验结果都有相关报导。因此,我们系统研究了与粘连蛋白同源的Smc5/6与乙肝病毒调控蛋白HBx之间的相互作用。Smc5/6在体外结合试验中在不存在DDB1的情况下也能直接通过多个亚基与HBx相互作用。HBx的C末端对足以实现该相互作用。HBx上关键氨基酸残基Phe132突变导致与Smc5/6的相互作用减弱,转染的报告基因转录降低,以及乙肝病毒在细胞内以及小鼠模型中的产生减少。我们的研究鉴定了乙肝病毒增殖所需的关键位点,为基础研究和靶向HBx的治疗药物研究提供了有价值的信息。这些结果以本人为唯一通讯作者发表在antiviral research杂志上。.此外,Nse1/3亚复合物能通过抑制乙肝病毒以及降解HBx两个方面降低HBx的水平,相关研究目前正在投稿中。
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Identification of critical residues in the regulatory protein HBx for Smc5/6 interaction and hepatitis B virus production
鉴定调节蛋白 HBx 中 Smc5/6 相互作用和乙型肝炎病毒产生的关键残基
DOI:10.1016/j.antiviral.2022.105519
发表时间:--
期刊:Antiviral Research
影响因子:7.6
作者:Lili He;Huanyu Shen;Hui Deng;Xiaoyan Zhang;Yang Xu;Chunwei Shi;Zhuqing Ouyang
通讯作者:Zhuqing Ouyang
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