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我国学者在酵母DNA复制与姐妹染色单体黏连取得新进展 |
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在国家自然科学基金项目（项目编号：31630005,31770084,31628011,31771382）等资助下，中国农业大学生物学院微生物学与免疫学系楼慧强教授课题组在酿酒酵母DNA复制与姐妹染色单体黏连研究中连续取得新进展，相关成果以“Dbf4 Recruitment by Forkhead Transcription Factors Defines an Upstream Rate-limiting Step in Determining Origin Firing Timing”（Fkh家族转录因子直接招募Dbf4是决定基因组DNA复制起始时序的上游限速步骤）为题,于2018年1月12日发表在Genes & Development（《基因与发育》），论文链接：http://genesdev.cshlp.org/content/31/23-24/2405.long。
所有生命的生长繁衍离不开细胞分裂，而细胞分裂增殖的核心事件是染色体复制和分配。真核生物基因组有几千个到几万个复制原点。有趣的是，这些复制起点并不同时开始复制，而是按照一定的时空程序启动。此前研究表明，不同原点的先后复制是由于细胞中部分必需的复制起始因子的分子数量少于原点的数量。这一模型即所谓的“早起的鸟儿有虫吃”的“限量起始因子模型”。但这些限量因子是如何优先被早期复制起点利用的却并不清楚。本研究在体内体外实验中均证明Fkh与Dbf4通过直接的物理互作将Dbf4优先募集到早期复制起点，改变了过去Dbf4能直接结合原点DNA或依赖ORC复合物的观点。更重要的是，证明了Fkh的DNA复制功能完全独立于其转录功能。审稿人认为，“此前发现一些转录因子或表观遗传因子都是通过影响已知复制蛋白的表达或活性间接调节DNA复制。这是首例转录因子不依赖其转录功能直接调节DNA复制起始的例子”。
该课题组还证明Dbf4存在独立于DDK激酶(Dbf4-Cdc7)的额外功能，并与英国John Diffley实验室互相独立报道DDK通过磷酸化Mcm2-7进一步介导Sld3的结合，阐明DDK激酶在激活Mcm2-7解旋酶活性从而启动DNA复制。
该课题组于2017年8月1日发现泛素连接酶Rtt101-Mms1与DNA复制叉结合，能够招募黏连因子Smc3的乙酰化酶Eco1，将姐妹染色单体之间黏连的建立与DNA复制进程相偶联，相关成果以“Rtt101-Mms1-Mms22 Coordinates Replication-coupled Sister Chromatid Cohesion and Nucleosome Assembly”（Rtt101-Mms1-Mms22协调DNA复制相偶联的两个事件：姐妹染色单体黏连和核小体组装）为题,在EMBO Reports（EMBO报告）发表封面文章，论文链接：http://embor.embopress.org/content/18/8/1294.long。
这些工作有助于了解真核生物如何保证染色质复制和分配的保真性，即遗传信息的准确传递。
图. 酵母DNA复制起始控制（左）；染色质复制与姐妹染色单体黏连建立相偶联（右）
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