硫化叶菌Holliday junction解离酶Hje的体内功能与作用机制研究
结题报告
批准号:
31470184
项目类别:
面上项目
资助金额:
88.0 万元
负责人:
申玉龙
依托单位:
学科分类:
C0102.微生物生理与生化
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
翟斌元、闫舟、黄梦婷、李欢、刘琳琳、马家兴、宋腾腾
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中文摘要
Holliday junction(HJ)是DNA重组修复过程中标志性中间产物,细胞必须对其进行正确加工才能完成染色体的正常复制,保证细胞的存活。HJ解离酶是HJ加工途径中的关键酶,其参与的途径是HJ加工的主要途径之一。细菌中的HJ解离酶RuvC在解旋酶RuvA和RuvB复合体对HJ进行迁移之后对HJ进行解离。近年来古菌和真核生物中也相继发现了HJ解离酶,但其在细胞内的详细作用和调控机制还不十分清楚。本项目拟利用遗传学和转录组学方法,构建基因缺失及回补菌株,检测单基因缺失或与其它结构特异性核酸内切酶基因共缺失对DNA损伤敏感性的影响及引起的转录组变化,分析Hje在DNA损伤修复中的作用及其与这些结构特异性核酸酶的遗传关系。利用亲和纯化和质谱分析方法分离可能与解离酶Hje相互作用的蛋白,鉴定相互作用蛋白的性质和互作机制。预期将揭示和了解古菌解离酶在DNA修复中的作用和新的调控机制。
英文摘要
Holliday junction(HJ)is the hallmarker DNA intermediate of DNA recombinational repair. Cells must process the intermediate properly to fullfill normal chromosomal replication and survive. HJ resolvase is one of the key enzymes and the pathway involved is one of the main pathways processing HJ intermediates. The bacterial resolvase RuvC cleaves HJ after it is migrated by the complex formed by the helicases RuvA and RuvB. In recent years, resolvases from archaea and eukarya have been identified. However, their detailed cellular functions and mechanisms are still unclear. In this study, we will construct stains of sigle or double deletion of hje, xpf, and others which encode structure-specific endonucleases and the overexpression strains, detect the sensitivity of these strains to DNA damage agents, and analyze the changes in transcription levels in order to deduce the role of Hje and its relationship with the structure-specific endonucleases. We will attempt to purify and characterize proteins that putatively interact with the resolvase by means of affinity purification and mass spectrometry. It is expected that the in vivo functions and a novel regulatory mechanisms of the resolvase will be revealed.
DNA Holliday junction(HJ)是DNA重组、修复和复制过程中所产生的关键的DNA中间体,细胞必须对其进行加工和处理,以保证遗传信息的正常传递和细胞的生存。古菌是生命的第三域,广泛存在与自然界极端和普通环境中,研究其遗传信息传递机制具有重要意义。本项目利用遗传学、生物化学、结构生物学和组学的方法,以模式古菌冰岛硫化叶菌(Sulfolobus islandicus REY15A)为材料,全面分析了该菌株中两种HJ DNA 解离酶Hje和Hjc的体内功能和作用机制。主要结论有:(1)硫化叶菌中解离酶基因hje和hjc单独都可以敲除,而双敲除不可;(2)Hje是参与DNA修复的主要的酶,而Hjc可能主要用于处理复制中产生的HJ DNA; (3)一种与Hjc互作的ATP酶和解旋酶PINA(PIN-domain ATPase)与Hjc具有物理上和功能上的相互作用; (4)PINA在古菌中高度保守,在硫化叶菌中不可敲除,其ATP酶活性、与HJ及蛋白因子的结合区域都是必需的;(5)PINA在溶液和晶体中形成六聚体环状结构,其结构可分为PIN、NTPase和KH结构域;(6)除了与Hjc、HJ相互作用外,PINA还与Hjm和RfcS等蛋白相互作用;(7)PINA的C-末端赖氨酸富集区与PINA聚体的形成、与HJ DNA以及Hjm、RfcS蛋白的结合密切关联;(8)Hjc的核酸酶活性受古菌中蛋白激酶磷酸化调控。以上结果已发表于Extremophile (Huang et al., 2015)、J. Mol. Biol. (Zhai et al., 2017)和Nucleic Acids Res.(Zhai et al., 2018)。在本项目的资助下,课题组其它有关古菌DNA代谢和细胞学研究也取得了成果,分别发表于BMC Mol. Biol. (Huang et al., 2015)、Extremophiles (Yan et al., 2016)、Frontiers in Microbiol. (Huang et al., 2017)、Biochem. Biophy. Res. Com. (Yan et al., 2017)、J. Gen. and Genom. (Song et al., 2016)和Mol. Microl.(Liu et al., 2017)等
期刊论文列表
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The archaeal ATPase PINA interacts with the helicase Hjm via its carboxyl terminal KH domain remodeling and processing replication fork and Holliday junction.
古细菌 ATP 酶 PINA 通过其羧基末端 KH 结构域重塑和加工复制叉和霍利迪连接与解旋酶 Hjm 相互作用
DOI:10.1093/nar/gky451
发表时间:2018-07-27
期刊:Nucleic acids research
影响因子:14.9
作者:Zhai B;DuPrez K;Han X;Yuan Z;Ahmad S;Xu C;Gu L;Ni J;Fan L;Shen Y
通讯作者:Shen Y
Distinct catalytic activity and in vivo roles of the ExoIII and EndoIV AP endonucleases from Sulfolobus islandicus
岛硫化叶菌 ExoIII 和 EndoIV AP 核酸内切酶的独特催化活性和体内作用
DOI:10.1007/s00792-016-0867-1
发表时间:2016-07
期刊:Extremophiles
影响因子:2.9
作者:Yan Zhou;Huang Qihong;Ni Jinfeng;Shen Yulong
通讯作者:Shen Yulong
DOI:10.3389/fmicb.2017.02173
发表时间:2017
期刊:Frontiers in microbiology
影响因子:5.2
作者:Huang Q;Zhong Q;Mayaka JBA;Ni J;Shen Y
通讯作者:Shen Y
Structure and Function of a Novel ATPase that Interacts with Holliday Junction Resolvase Hjc and Promotes Branch Migration.
与霍利迪连接解离酶 Hjc 相互作用并促进分支迁移的新型 ATP 酶的结构和功能
DOI:10.1016/j.jmb.2017.02.016
发表时间:2017-04-07
期刊:Journal of molecular biology
影响因子:5.6
作者:Zhai B;DuPrez K;Doukov TI;Li H;Huang M;Shang G;Ni J;Gu L;Shen Y;Fan L
通讯作者:Fan L
Crystal structure of the crenarchaeal ExoIII AP endonuclease SisExoIII reveals a conserved disulfide bond endowing the protein with thermostability
颅缝 ExoIII AP 核酸内切酶 SisExoIII 的晶体结构揭示了保守的二硫键,赋予蛋白质热稳定性
DOI:10.1016/j.bbrc.2017.06.116
发表时间:2017
期刊:Biochemical and Biophysical Research Communications
影响因子:3.1
作者:Yan Zhou;Yuan Zenglin;Ni Jinfeng;Gu Lichuan;Shen Yulong
通讯作者:Shen Yulong
硫化叶菌及其病毒多种RHH家族转录因子调控细胞周期的分子机制
  • 批准号:
    32370033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
硫化叶菌新型错配修复蛋白EndoMS的生化性质鉴定与体内功能的遗传分析
  • 批准号:
    31970546
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
冰岛硫化叶菌新型ATP酶PINA的生化性质与结构及其在同源重组修复中的作用研究
  • 批准号:
    31670061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
超嗜热古菌Sulfolobus islandicus核酸切除修复途径研究
  • 批准号:
    31170072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
超嗜热古菌DNA重组修复解旋酶和核酸酶的作用机制及体内功能
  • 批准号:
    30930002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    175.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
古菌Hjm解旋酶参与复制叉回退和Holliday junction加工的机制
  • 批准号:
    30870046
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
超嗜热古菌Pyrococcus horikoshii几丁质降解酶研究
  • 批准号:
    30570012
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
超嗜热古菌DNA复制、修复及重组酶的研究
  • 批准号:
    30470386
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    申玉龙
  • 依托单位:
国内基金
海外基金