DNA硫修饰及其限制系统的遗传生理机制研究

DNA磷硫酰化修饰是DNA磷酸二酯键上的非桥接氧原子被硫原子取代，由5个Dnd蛋白对特定的DNA序列进行右旋磷硫酰化修饰的过程。这个dnd基因簇在细菌中广泛分布，但其修饰位点和频率大相径庭；最近揭示，有两种全新的限制系统与这种新型DNA骨架上的修饰相匹配，它们的构成及其切割行为完全不同于常规的针对碱基上的甲基化修饰。本研究拟通过多学科手段全面而深入地阐明Dnd蛋白参与DNA磷硫酰化修饰的生化途径，硫修饰过程对细胞全局的遗传生理及其代谢的影响，并尝试在其它生物，包括复杂的真核生物体系中表达，进而深挖和理解这种新颖的修饰系统更多甚至更重要的遗传和生理学意义；另外，我们还将从结构生物学角度搞清与磷硫酰化对应的限制系统异常识别和切割DNA的分子机理，为发展一种或一类全新的工具限制酶提供理论基础。

本项目依照申请书的内容对DNA大分子硫修饰从以下几个方面进行了研究并取得了系列进展：1）DNA硫修饰蛋白的结构与功能解析；2）DNA硫修饰蛋白复合物的发现及其体外修饰；3）DNA硫修饰系统抗氧化发现及其机理研究；4）DNA硫修饰基因组分布及其对基因表达的全局调控；5）识别DNA硫修饰的蛋白结构与功能。在Nature communications、Nucleic Acids Research、 Molecular Microbiology等杂志发表了一系列研究论文，相应成果申请了中美发明专利。‘DNA分子骨架上硫修饰的发现’这一成果获得了2015年教育部自然科学一等奖，培养了优秀青年人才3人次，获得何梁何利科学与技术进步奖1人次，培养博士毕业生6名，硕士毕业生4名；本项目所取得的部分成果在执行期由主持人在国内外一些高水平学术会议进行了报告，对DNA硫修饰长达30年研究的坚持所衍生出来的科研文化也在国内兄弟院所的进行了系列讲座，产生了较大的社会影响。