Cdc45泛素化在DNA复制中作用的研究
发布时间：2021-01-10 00:24
基因支持着生命体的基本构造和性能,基因序列稳定性的维护是遗传信息完整传承和细胞生存的至关重要的条件,在DNA复制过程中复制叉的建立和其在染色体上移动的精确控制确保了基因序列的稳定。在细胞周期S期中,DNA进行复制合成,复制体复合物沿着染色体移动决定活化的复制叉的功能。在整个复制过程中,MCM2-7,GINS和Cdc45蛋白共同组装成一个具有解旋酶活性的复合物来解旋双链DNA。已有研究揭示了Cdc45-MCM-GINS（CMG）复合体的分子结构,结合最近的研究发现Cdc45蛋白沿着染色体运动的方式与MCM不同,但Cdc45蛋白是如何沿着染色体移动的并且这种移动对CMG复合体功能的影响,我们知之甚少。泛素化修饰是蛋白的翻译后修饰之一,是指泛素分子与细胞内目标蛋白相结合并对目标蛋白进行特异性修饰的过程。蛋白的泛素化修饰在蛋白质的定位、代谢、功能、调节和降解中都起着十分重要的作用。本研究发现在酿酒酵母中,Cdc45蛋白能够被单泛素化修饰,依据生物信息学分析,我们发现Cdc45蛋白存在10个潜在的泛素化修饰位点,然而这些位点中是否存在泛素化修饰位点?以及形成泛素化后是否会对Cdc45蛋白功能产生...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CMG解旋酶解旋DNA链的四种模型猜想[202]
在DNA复制的过程中,CMG复合体作为解旋酶在DNA链上进行移动,三者之间的结构一直是研究关注的重点。已有研究表明,复制开始前,两个MCM2-7同源六聚体以Mcm5-Mcm3-Mcm7-Mcm4-Mcm6-Mcm2的方式首尾相接形成一个环状结构结合在染色体的DNA链上[66,205,206]。在不同的生物体中,我们发现这六个亚基它们的结构相关且高度保守,组成MCM/P1家族。其中每一个MCM亚基均拥有一个N-端可以与DNA相互作用区域[207,208]和一个C-端动力区域,研究发现C-端动力区域属于AAA+(ATPases associated with diverse cellular activities)超家族,它可以与ATP结合,具有ATP酶依赖的活性[209]。其中,MCM5和MCM2之间的相互作用比较微弱,在ATP的作用下,通过这两者之间的断开与连接,MCM存在着开环和闭环两种状态(图1-8)。当ATP缺失时,我们发现MCM2和MCM5两个亚基之间的连接是断开的(图1-8A);而在ATP存在的情况下,MCM复合物通过其C-端的AAA+区域与ATP结合,从而引起MCM构象的改变而将MCM六聚体的各个亚基向中间拉拢,MCM5和MCM2之间重新建立连接,此时MCM环处于闭合状态(图1-8B),从而阻止MCM六聚体从染色体DNA链上滑脱。
除此之外,GINS复合物与MCM3、MCM5亚基结合,Cdc45蛋白与MCM2亚基相互作用,因此,由GINS、Cdc45和MCM外周也共同形成一个孔道。在DNA双链解旋时,其中与后随链结合的一条链从这个孔道穿过,而另一条与前导链结合的链则从MCM环中心穿过[210-213](图1-9A)。因为CMG复合体可以越过结合后随链的DNA链上的障碍,而不能越过结合前导链的DNA链上的障碍的这一现象[124,202],我们假设Cdc45蛋白或许与MCM拥有着不同的在染色体上移动的方式。CMG复合体的结构的发现,无疑为这种假设提供了结构基础。进一步的研究发现,在DNA复制过程中偶尔出现MCM环打开时,前导链会从MCM中心环滑脱到由GINS、Cdc45和MCM外周共同形成的孔道中,并由于Cdc45蛋白与DNA链相互之间不太牢固的作用的存在[199,200,214,215]而与Cdc45蛋白结合(图1-9B),随后再将DNA重新导回到MCM环中心。CMG复合体的这种构象的形成有助于避免随着CMG复合体沿着复制叉移动时,前导链从中心孔区的“逃逸”而导致CMG复合体从染色体上的脱离。从这个研究结论中,我们发现Cdc45蛋白在其中起着关键性的作用。正是Cdc45蛋白在前导链将要滑脱时与其的快速结合,“抓住”了逃脱的前导链并将其导回到MCM环中,确保了后续DNA复制的继续进行。而Cdc45蛋白是怎样将前导链导回MCM环中的,我们仍旧不清楚。本文我们研究的重点正是Cdc45蛋白被泛素化修饰后在DNA复制过程中所起的作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]DNA拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ的结构特性及抑制剂的研究进展[J]. 许明录,汤波. 河南科技学院学报. 2009(02)
本文编号：2967691
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
CMG解旋酶解旋DNA链的四种模型猜想[202]
在DNA复制的过程中,CMG复合体作为解旋酶在DNA链上进行移动,三者之间的结构一直是研究关注的重点。已有研究表明,复制开始前,两个MCM2-7同源六聚体以Mcm5-Mcm3-Mcm7-Mcm4-Mcm6-Mcm2的方式首尾相接形成一个环状结构结合在染色体的DNA链上[66,205,206]。在不同的生物体中,我们发现这六个亚基它们的结构相关且高度保守,组成MCM/P1家族。其中每一个MCM亚基均拥有一个N-端可以与DNA相互作用区域[207,208]和一个C-端动力区域,研究发现C-端动力区域属于AAA+(ATPases associated with diverse cellular activities)超家族,它可以与ATP结合,具有ATP酶依赖的活性[209]。其中,MCM5和MCM2之间的相互作用比较微弱,在ATP的作用下,通过这两者之间的断开与连接,MCM存在着开环和闭环两种状态(图1-8)。当ATP缺失时,我们发现MCM2和MCM5两个亚基之间的连接是断开的(图1-8A);而在ATP存在的情况下,MCM复合物通过其C-端的AAA+区域与ATP结合,从而引起MCM构象的改变而将MCM六聚体的各个亚基向中间拉拢,MCM5和MCM2之间重新建立连接,此时MCM环处于闭合状态(图1-8B),从而阻止MCM六聚体从染色体DNA链上滑脱。
除此之外,GINS复合物与MCM3、MCM5亚基结合,Cdc45蛋白与MCM2亚基相互作用,因此,由GINS、Cdc45和MCM外周也共同形成一个孔道。在DNA双链解旋时,其中与后随链结合的一条链从这个孔道穿过,而另一条与前导链结合的链则从MCM环中心穿过[210-213](图1-9A)。因为CMG复合体可以越过结合后随链的DNA链上的障碍,而不能越过结合前导链的DNA链上的障碍的这一现象[124,202],我们假设Cdc45蛋白或许与MCM拥有着不同的在染色体上移动的方式。CMG复合体的结构的发现,无疑为这种假设提供了结构基础。进一步的研究发现,在DNA复制过程中偶尔出现MCM环打开时,前导链会从MCM中心环滑脱到由GINS、Cdc45和MCM外周共同形成的孔道中,并由于Cdc45蛋白与DNA链相互之间不太牢固的作用的存在[199,200,214,215]而与Cdc45蛋白结合(图1-9B),随后再将DNA重新导回到MCM环中心。CMG复合体的这种构象的形成有助于避免随着CMG复合体沿着复制叉移动时,前导链从中心孔区的“逃逸”而导致CMG复合体从染色体上的脱离。从这个研究结论中,我们发现Cdc45蛋白在其中起着关键性的作用。正是Cdc45蛋白在前导链将要滑脱时与其的快速结合,“抓住”了逃脱的前导链并将其导回到MCM环中,确保了后续DNA复制的继续进行。而Cdc45蛋白是怎样将前导链导回MCM环中的,我们仍旧不清楚。本文我们研究的重点正是Cdc45蛋白被泛素化修饰后在DNA复制过程中所起的作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]DNA拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ的结构特性及抑制剂的研究进展[J]. 许明录,汤波. 河南科技学院学报. 2009(02)
本文编号：2967691
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/2967691.html
