解析Pol32蛋白调控早期胚胎生长发育的机制

DNA replication is critical to the survival of an animal. Defects in DNA replication can prevent embryonic development and lead to diseases and animal death. Studies have suggested that many mutations were generated during the genome duplication period. Some studies have revealed that Pol32 was a cofactor of DNA polymerase and its loss could lead to tremendous reduction in DNA replication activities, indicating Pol32 functions in special periods. Currently it remains unclear when and where Pol32 functions. So we propose to generate a mutation of Pol32 to study the mechanisms of DNA replication during important stages of DNA replication. In our project, we plan to use Drosophila melanogaster as a model to study the role of Pol32 in regulating DNA replication with genetic, immunohistochemical, biochemical, and molecular biological assays. The result of our project in DNA replication can be fundamental to preventing and curing cancer and other genetic disorders.

真核生物基因组的正确复制受到多种聚合酶的调控，DNA复制过程产生的缺陷可能引起突变，导致胚胎不育、病变及死亡，大部分致癌突变都是在基因组复制期间产生的。已有研究表明缺乏调节亚基Pol32蛋白时DNA聚合酶仍保持活性，但持续合成能力下降，提示Pol32作为DNA合成的辅助因子，仅在某些特定时期或区域才发挥功能，但是目前对于Pol32在DNA 复制过程中发挥功能的机制仍然不是很清楚。本项目拟以果蝇为研究系统，利用Pol32这个辅助因子的缺失突变体为模型，综合运用遗传学、免疫组化、生物化学、分子生物学等方法开展Pol32 介导DNA 复制机制的研究，并鉴定基因组中的一些特殊复制区域及其特征，本课题的研究成果可为人类预防和治疗癌症以及其他遗传性疾病奠定坚实的理论基础。

DNA聚合酶δ(Polδ)负责在真核细胞中进行基因组的复制，Pol32蛋白是其一个亚基。尽管Pol32蛋白在DNA修复中的作用已经得到了很好的研究和阐述，但其在基因组复制中的确切功能仍不清楚，因为在单细胞系统中的研究还没有确定Pol32在这一过程中是否有重要作用。我们的研究结果显示Pol32蛋白在果蝇生长发育过程中的重要作用。胚胎细胞需要进行快速的细胞分裂，在这个过程中缺失Pol32蛋白，会导致Polδ不能正确的定位到细胞核，进而破坏基因组的复制。Pol32蛋白在促进Polδ入核的这个功能类似于哺乳动物的疱疹病毒DNA聚合酶的亚基。在胚胎后细胞中，缺失Pol32蛋白会导致果蝇基因组在脆弱位点发生断裂，这一缺陷更符合Pol32作为DNA复制过程因子的作用。有趣的是，这些脆弱的位点不在异染色质的重复序列区域，rDNA位点是一个明显的例外。我们的研究揭示了DNA聚合酶辅助因子可能具有的普遍功能，为非哺乳动物染色体脆性位点的研究建立了一个强有力的系统。