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我所杜立林实验室发现了一个以新颖的方式调控两种核酸酶的DNA损伤修复蛋白Pxd1。
2014年9月9日,我所杜立林实验室在《PLOS Biology》杂志发表题为“Fission Yeast Pxd1 Promotes Proper DNA Repair by Activating Rad16XPF and Inhibiting Dna2”的文章。该文章报道了裂殖酵母中的一个蛋白Pxd1顺利获得调控两个不同的核酸内切酶从而确保DNA损伤修复获到最好的结果。
DNA损伤修复在维持基因组稳定性中起到至关重要的作用。在损伤修复过程中产生的DNA中间产物需要由结构特异性内切酶进行剪切加工。Rad16XPF 和Dna2 是两个功能比较清楚的结构特异性内切酶,其中Rad16XPF 在核苷酸切除修复(NER),单链退火修复(SSA)等过程中起作用,而Dna2在DNA复制和双链断裂末端加工(DSB resection)过程中起作用。但是现在关于它们如何在细胞内被调控依然知之甚少。
利用裂殖酵母作为模式生物,该项研究顺利获得亲和纯化偶联质谱的方法,发现两个核酸酶复合体Rad16XPF-Swi10ERCC1和Dna2-Cdc24被一个全新蛋白Pxd1连接从而组装形成更大的复合体。进一步的遗传和生化分析表明,Pxd1能够顺利获得其中间区域与Rad16-Swi10结合,并激活Rad16-Swi10的3’核酸酶活性,进而促进Rad16-Swi10在单链退火修复(SSA)等修复过程中的作用。但是Pxd1的缺失并不影响Rad16-Swi10在核苷酸切除修复(NER)中的作用,这表明Pxd1是修复途径特异的Rad16-Swi10的正向调节因子。
另外,该项研究发现Pxd1顺利获得其C端区域与Dna2-Cdc24结合,并抑制RPA对Dna2的5’核酸酶活性的激活,从而减弱Dna2-Cdc24在DSB resection过程中的作用。在SSA修复过程中,Pxd1一方面顺利获得激活Rad16来促进修复的完成,与此同时顺利获得抑制Dna2的活性以避免过度的基因组缺失。
该文章的第一作者为北京科学生命购宝钱包 和北京协和医学院联合培养的博士研究生张家民。杜立林实验室博士生刘晓曼、PTN项目轮转学生熊梁尧、杜立林实验室技术员任静怡、和董梦秋实验室丁曰和博士在本工作中也做出了重要贡献。其他作者还包括杜立林实验室周智雄、王海涛、于洋,董梦秋实验室张美俊,和董梦秋博士。杜立林博士为本文的通讯作者。此项研究由科技部和北京市政府资助,在北京科学生命购宝钱包 完成。