DNA复制起始蛋白Mcm6-Cdt1相互作用的研究

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在所有真核细胞中,基因组DNA的复制都受到严格的控制,以保证在每个细胞周期中DNA仅准确的复制一次。DNA复制的起始阶段是整个复杂的复制过程中至为关键的一步,该过程受复制前复合物(pre-replication complex,pre-RC)的严格控制。微小染色体维持蛋白(minichromsome maintenance,MCM)复合物是pre-RC的重要组分,该复合物是由同一家族结构类似的6个亚单位(Mcm2- Mcm7)组成,目前被认为是DNA复制过程中的解链酶并在复制叉的延伸过程中起关键作用。在细胞周期的M晚期和G1早期,Mcm2-7复合物依赖于另一个pre-RC的重要亚单位Cdc10依赖性转录因子(Cdc10 dependent transcript1,Cdt1)而结合到染色质上面。Mcm6是Mcm2-7复合物中的一个亚单位,由位于蛋白中部的MCM结构域和C-末端尚未被研究的结构域构成。   本文研究表明,高度保守的Mcm6 C-末端能够与Cdt1相互作用。我们将与Cdt1相互作用的区域称为Cdt1结合结构域(Cdt1 binding domain,CBD),并通过高分辨率核磁共振实验解析出其空间结构,CBD的结构呈现典型的“winged-helix”折叠。“winged-helix”折叠通常参与蛋白质-核酸的相互作用,本文的研究发现CBD同DNA没有直接相互作用,表明CBD特异性的参与蛋白质-蛋白质之间的相互作用。同时我们也发现了为于Cdt1上面与Mcm6相结合的区域(Mcm6 bindingdomain,MBD)。利用核磁共振滴定实验,我们确认出位于CBD上面直接参与Cdt1相互作用的氨基酸,E757和L766。我们通过生化学以及细胞学实验验证了这两个氨基酸在Mcm6- Cdt1相互作用中的关键作用。   在解析CBD结构的基础上我们已经解析出高分辨率的CBD- MBD复合物结构。研究表明,Cdt1在Mcm2-7复合物的染色质结合过程中起关键作用,但是Cdt1作用的分子机制目前仍未知。为了阐明Cdt1在pre-RC形成过程的具体作用机制,在对CBD- MBD复合物进行生化以及结构学研究基础上,我们已利用爪蟾卵提取物设计、进行相关实验,并取得令人鼓舞的结果。我们认为,Mcm6通过其CBD与Cdt1 MBD的相互作用可能引起Mcm2-7复合物与染色质相结合而完成pre-RC的装配,我们已经完成以及正在进行中的研究工作为深入理解DNA的复制起始机理提供了重要依据。  
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