DNA双链断裂（DNA double-strand breaks, DSBs）是细胞最具毒性的DNA损伤类型之一。DNA 双链断裂主要通过同源重组（homologous recombination）和非同源末端连接(Non-homologous end joining)两条途径进行修复。同源重组修复需要一段同源序列作为模板引导损伤序列修复，产生的修复产物是相对精准。同源重组缺陷与很多疾病密切相关，包括布鲁姆综合征、维尔纳综合征、范科尼平血症以及共济失调微血管扩张综合征等。此外，同源重组的缺陷也是癌症的重要诱因之一，而且过度的重组会导致基因组不稳定。因此，同源重组对于机体应对损伤修复至关重要。同源重组修复的核心蛋白为 Rad51，Rad51 与 ssDNA 形成核纤丝对于下游链入侵以及同源序列搜索至关重要。哺乳细胞中研究发现RAD51 可以被泛素化，通过蛋白序列比对，对该蛋白泛素化位点进行了保守性分析，发现其泛素化位点在多种模式生物中进化保守。在本研究中，我以酿酒酵母为材料，对Rad51的两个保守氨基酸位点K116和 K122进行了点突变，并研究了突变蛋白对同源重组的影响及作用的分子机制，取得了如下结果：
　　1) 发现Rad51突变体对于多种DNA损伤药物高度敏感，说明Rad51蛋白的K116和K122位点在DNA损伤应答和修复中起重要作用。同时，我发现突变体中染色体丢失水平升高，基因组稳定性降低，说明Rad51的K116和K122位点对于维持基因组稳定性起着重要作用。
　　2）发现Rad51突变体对于DNA损伤后的恢复情况也存在明显缺陷。对野生型和突变体细胞进行0.01%MMS处理2小时后释放，通过细胞流式检测细胞从DNA损伤中恢复情况。结果表明：与野生型细胞相比，突变体细胞从DNA损伤中恢复进程存在明显滞后。进一步，我采用脉冲场电泳实验对细胞应答损伤的恢复情况进行了检测，发现野生型在4小时内恢复正常，而突变体细胞则不能恢 复，表明Rad51的K116和K122位点对于促进细胞DNA损伤修复本身或修复后的恢复具有重要作用。
　　3) 通过异位同源重组修复实验，我发现相较于野生型 80%的修复效率，突变体的修复效率显著降低，只有5%左右，这就说明Rad51的K116和K122位点能够促进同源重组修复。此外，我使用基因打靶技术，结果显示野生型细胞重组率为13%，突变体只有7%左右，重组效率显著降低，进一步验证了Rad51的K116和K122位点能够有效促进同源重组修复。
　　4）进一步我采用ChIP实验比较了野生型Rad51和rad51-2KR蛋白在DNA断裂处的募集情况，结果显示：相比于野生型Rad51，突变蛋白的结合量显著下降，说明rad51-2KR不能够有效的募集到DNA损伤处，这可能是突变体修复缺陷的重要原因之一，此外，我通过体外表达纯化Rad51与rad51-2KR蛋白，通过单分子实验发现，rad51-2KR在体外形成核纤丝的效率大大降低，这暗示着可能在体内rad51-2KR不能够有效的形成核纤丝，从而导致DNA损伤应答与修复的缺陷。
　　5)最后，我通过体外pull-down实验和体内Co-IP实验揭示了Rad51和泛素E3连接酶Bre1 存在直接相互作用，为下一步研究其互作的生理功能奠定基础。