酿酒酵母Mrc1蛋白在维持基因组稳定性上的作用机理——“聚合酶/解旋酶偶联模型”

所有细胞都必须具备一整套机制维持自身基因组的稳定性（Genome Stability），这些机制包括基因组的组装与结构，DNA复制、修复和重组以及细胞周期的调控。 基因组稳定性可以看作细胞命运的第一张多米诺骨牌，是多数遗传疾病的早期成因。所以基因组稳定性的研究对相关疾病的致病机理，早期诊断、基因治疗都至关重要。此外，由于基因组不稳定性是癌细胞共同具有的标志性特征，这一研究也将有助于了解细胞癌变的普遍性规律。而酵母（Humanlized Yeast）往往被用作研究人类疾病的简化模型。我们率先报道了酵母先导链上Mrc1蛋白与Polε的相互作用将DNA复制与S期的节点调控（S phase checkpoint）有机衔接。本计划将立足于Mrc1相互作用网络的解析，验证完善我们提出的Polε/Mrc1/MCM Helicase偶联模型，探讨真核复制叉内DNA合成/解链在功能上协调同步的分子机制。

基因组稳定性是所有细胞维持正常生命活动所必需的前提。酵母Mrc1蛋白在脊椎动物中的同源蛋白为Claspin，不仅仅作为正常DNA复制叉的重要组分，同时还是细胞周期S期检验点通路的介导因子。通过酵母双杂交筛选和免疫共沉淀等实验证明Mrc1与负责前导链复制的聚合酶epsilon的催化亚基Pol2有直接的互作。Mrc1还被发现与负责解开DNA双链的MCM复合体有互作。通过体外的生化重建，我们进一步证明Mrc1不仅仅是复制酶和解旋酶之间的物理桥梁，更重要的是它能调节DNA聚合酶的活性。Mrc1对复制活性的调节还受S期检验点激酶的进一步调控。这些结果证明真核生物DNA复制叉内在的“合成/解链偶联模型”，并且一旦这一功能偶联遭到破坏便会积累单链DNA从而激活S期检验点。这项研究为真核生物DNA复制叉偶联模型提供了直接的实验证据，并进一步揭示了DNA复制与S期检验点两个生物学过程间的协调机制。