力对DNA解旋酶活性的影响、相关的分子机制及可能的调控机理研究

批准号:
11574382
项目类别:
面上项目
资助金额:
73.0 万元
负责人:
李明
依托单位:
学科分类:
A2013.软凝聚态与生物物理
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
窦硕星、Vianney K. Gimenez-Pinto、马东飞、滕翠娟、马丽、赵振业、陆越、林文霞
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中文摘要
力在细胞的很多重要生理过程(例如细胞运动、信号转导、免疫反应甚至基因的维护等等)发挥重要调控作用。力的重要性在力学生物学中得到了充分的重视。但在细胞内,特别是在分子水平,力起重要作用的直接证据还不多。我们在前期的初步研究中发现,力能促进一个叫Pif1的解旋酶的持续解旋能力。这使得我们联想到最近的一个重要的但无法解释的发现:本来解旋能力不高的Pif1却在断裂诱导的DNA复制过程(BIR)中要解开很长的DNA。我们认为BIR过程所产生的D-loop (D-环)结构中的力是调制这一生理过程的重要因素。本项目中我们利用高精度单分子技术(磁镊和FRET),以碱基分辨能力研究Pif1解旋酶的细致解旋动力学过程,探讨Pif1解旋的分子机理以及力增强Pif1解旋活性的机制。我们还将在体外单分子水平模拟BIR过程,验证我们提出的重要假设,阐述Pif1在BIR中起重要作用的分子基础。
英文摘要
Force is an important regulation parameter often adopted by cells in many life processes such as cell motion, signal transduction and genome maintenance, to name just a few. The effects of force have long been the subjects of Mechanobiology. But direct evidences of them are still very rare in the DNA metabolism at the molecular level. In our recent research on a DNA helicase called Pif1, we found that the enzymatic activity of Pif1 is strongly enhanced by the force in our magnetic tweezers assays. We therefore assumed that cell uses this enhancement effect to regulate the activity of Pif1 in a very important DNA repair pathway called the DNA break-induced replication (BIR) because the D-loop structure in the BIR creates a strong tension on DNA. In this project we will study the effect of force on the activity of DNA helicases, the relevant molecular mechanism and the potential regulation functions. We will use single molecule techniques to study how the force affects the activity of the Pif1 and try to understand the relevant molecular mechanism. We will also mimic the BIR process in vitro to demonstrate our assumption and clarify the role of Pif1 in this processs.
力在细胞的很多重要生理过程(例如细胞运动、信号转导、免疫反应甚至基因的维护等等)发挥重要调控作用。经过四年的努力,我们测量了多种DNA解旋酶的解旋过程,得到了在力的调控下各自不同的解旋机理。在这些实验中,我们尽量模拟了断裂诱导的DNA复制过程(BIR),在解旋、跨损伤等多方面重现了BIR的部分中间过程。此外,我们还拓宽了研究范围,对BIR过程中的相关蛋白也进行了研究;开发了表面诱导荧光衰减技术(SIFA),一举突破膜蛋白位置测量的技术瓶颈,可实时测量膜蛋白插膜的动力学;改进了FRET和磁镊方法,使得测量精度大大提高;用单分子力谱揭示了染色质纤维的中间态结构等。这一系列的成果不仅从单分子层面揭示了力的重要作用,还在一定程度还原了BIR过程,并且在多方面进行了技术创新和改进,为将来的深入研究奠定了基础。
期刊论文列表
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专利列表
Iterative homology checking and non-uniform stepping during RecA-mediated strand exchange
RecA 介导的链交换过程中的迭代同源性检查和非均匀步进
DOI:10.1016/j.bbrc.2016.08.084
发表时间:2016
期刊:Biochemical and Biophysical Research Communications
影响因子:3.1
作者:Yu-Wei Zhang;Da-Guan Nong;Shuo-Xing Dou;Wei Li;Yan Yan;Xu-Guang Xi;Chun-Hua Xu;Ming Li
通讯作者:Ming Li
Free-Standing Single-Molecule Thick Crystals Consisting of Linear Long-Chain Polymers
由线性长链聚合物组成的独立单分子厚晶体
DOI:10.1021/acs.nanolett.6b04896
发表时间:2017
期刊:NANO LETTERS
影响因子:10.8
作者:Liu Renwei;Fan Suna;Xiao Dongdong;Zhang Jin;Liao Mengzhou;Yu Shansheng;Meng Fanling;Liu Baoli;Gu Lin;Meng Sheng;Zhang Guangyu;Zheng Weitao;Hu Shuxin;Li Ming
通讯作者:Li Ming
DOI:10.1021/acs.biochem.8b00253
发表时间:2018
期刊:Biochemistry
影响因子:2.9
作者:Ma Li;Li Ying;Ma Jianbing;Hu Shuxin;Li Ming
通讯作者:Li Ming
Asynchrony of Base-Pair Breaking and Nucleotide Releasing of Helicases in DNA Unwinding
DNA 解旋中碱基对断裂和解旋酶核苷酸释放的异步性
DOI:10.1021/acs.jpcb.8b01470
发表时间:2018
期刊:Journal of Physical Chemistry B
影响因子:3.3
作者:Ma Jian Bing;Jia Qi;Xu Chun Hua;Li Jing Hua;Huang Xing Yuan;Ma Dong Fei;Li Ming;Xi Xu Guang;Lu Ying
通讯作者:Lu Ying
DOI:--
发表时间:2018
期刊:Acta Physica Sinica
影响因子:1
作者:马建兵;翟永亮;农大官;李菁华;付航;张兴华;李明;陆颖;徐春华
通讯作者:徐春华
生命分子机器的随机热力学和非平衡动力学
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:395万元
- 批准年份:2020
- 负责人:李明
- 依托单位:
DNA损伤修复中的若干关键物理问题及单分子解决方案
- 批准号:11834018
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:310.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:李明
- 依托单位:
亚纳米单分子定位技术研究化学修饰对蛋白-膜相互作用的干预
- 批准号:91753104
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:李明
- 依托单位:
用单分子操控结合荧光成像研究染色质的组装和动力学
- 批准号:61275192
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:82.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:李明
- 依托单位:
全内反射增强单分子磁镊装置
- 批准号:10927402
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:180.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:李明
- 依托单位:
用单分子磁镊研究几种典型分子马达的工作机理
- 批准号:30870590
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:32.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:李明
- 依托单位:
生物膜界面的若干材料物理问题
- 批准号:10674158
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:李明
- 依托单位:
国内基金
海外基金
