DNA同源重组修复途径中作用于RecA核纤丝的重要蛋白及其复合物的三维结构与功能研究

RecA核纤丝的定位与生长是细胞发生DNA同源重组修复的最初事件，它也是DNA重组修复途径中的最关键事件。原核生物体中的RecF、RecO、RecR蛋白和人源的Hop2，Mnd1蛋白对RecA核纤丝定位和生长起到重要的调控作用。但是，它们的作用机理并不清楚。本研究项目旨在通过X-ray 晶体学方法解析来源于极端嗜热菌（Thermoanaerobacter tengcongensis）和人源的修复蛋白及其蛋白复合物（RecF、RecO、RecR、RecR/F、RecO/R和Hop2/Mnd1等）的三维结构，结合生物化学、分子生物学和细胞生物学等方法技术，开展功能研究，从而探讨这些修复蛋白和蛋白复合物的结构与功能关系。以上研究将有助于进一步阐明这些功能蛋白调控RecA核纤丝定位与生长的分子机理，为可能的DNA损伤引起的人类严重疾病的研究工作提供结构启示。

RecA核纤丝的定位与生长是细胞发生DNA同源重组修复的最初事件，它也是DNA重组修复途径中的最关键事件。原核生物体中的RecF、RecO、RecR蛋白和人源的Hop2，Mnd1蛋白对RecA核纤丝定位和生长起到重要的调控作用。但是，它们的作用机理并不清楚。本研究通过X-ray 晶体学方法解析来源于极端嗜热菌和人源的修复蛋白及其蛋白复合物（RecF、RecO、RecR、RecR/F、RecO/R和Hop2/Mnd1等）的三维结构，结合生物化学、分子生物学和细胞生物学等方法技术，开展功能研究，从而探讨这些修复蛋白和蛋白复合物的结构与功能关系。.1．RecR是RecFOR途径中最重要的重组介体蛋白。它与RecF和RecO相互作用促进RecA蛋白的装载。我们测定了来源于TTE（Thermoanaerobacter tengcongensis） RecR及其突变体的晶体结构。基于以上研究，我们推测了RecR 和RecO以及ssDNA 相互作用的三元复合物模型。.2．SbcD是Mre11 的同系物，它与SbcC（Rad50的同系物）形成的复合物SbcCD广泛地参与DNA的修复过程，是参与RecA核纤丝形成和延长的重要蛋白复合物。我们运用Hg原子衍生物单波长反常散射的方法解析SbcD,SbcD-Mn2+1.9埃、2.0埃的晶体三维结构。此外，我们运用荧光显微镜技术首次证明了Mre11具有双连DNA内切酶活性。进一步在结构和突变体生化实验结果的基础上提出了Mre11与ssDNA的相互作用模型。.3．Type I R-M系统是最早被发现却又是最为复杂的R-M系统。Type I甲基转移酶包含一个DNA识别亚基（HsdS）和两个甲基化亚基（HsdM）。大肠杆菌EcoKI-M2S1的电镜模型展示了Type I甲基转移酶的闭合状态，目前还没有关于其开放态模型的报道。我们运用Hg原子衍生物的单波长反常散射方法解析了来源于腾冲嗜热菌Type I R-M系统中HsdS亚基（TTE-HsdS）1.95 Å的三维结构。基于结构分析和生化实验，我们提出了Type I甲基转移酶M2S1闭合态与开放态转换的动态模型。.4．RecOR 复合物的结构和功能的讨论正在进行中。.已经发表四篇SCI学术论文，另外，一篇学术论文已经排版。