极端嗜盐古菌多复制起始位点的利用机制

古菌采用类似于真核生物的复制机器，因此被认为是研究真核生物复制机制的简易模型。极端嗜盐古菌做为古菌的重要代表，相比其他古菌类群更容易遗传操作，因此是研究DNA复制起始的理想材料。本项目以自主完成全基因组序列测定的西班牙盐盒菌为主要研究对象，通过生物信息学分析、体内敲除或破坏等遗传学方法及体外生化分析技术，确定基因组范围内的多复制起始位点；利用基于Microarray的基因组DNA片段拷贝数分析，研究不同生长时期和不同生长条件下多复制起始位点的利用情况，阐明多复制起始位点的生理意义；通过敲除实验研究复制起始蛋白Cdc6与多复制起始位点利用之间的关系，以及Cdc6蛋白与复制起始位点元件之间的对应关系，初步揭示极端嗜盐古菌多复制起始位点利用的分子机制，并为理解古菌DNA多复制起始位点的生理意义提供新的依据。

古菌采用类似于真核生物的复制机器，因此被认为是研究真核生物复制机制的简易模型。本项目以完成全基因组测序的极端嗜盐古菌西班牙盐盒菌为主要研究对象，揭示了嗜盐古菌多复制起始位点的利用及形成机制。主要研究成果包括：1)利用生物信息学分析和遗传学实验确定了西班牙盐盒菌基因组范围内的多复制起始位点，每个复制子保留一个活跃的复制起始位点是必须的。通过基于Microarray的基因组DNA片段拷贝数分析（MFA）芯片技术，分析了各复制起始位点在不同生长时期和生理条件下的利用情况，其中oriC1表现出更强的环境适应性；2）发现染色体多复制起始位点均由其各自的Cdc6蛋白特异识别和启动，并首次揭示了嗜盐古菌中两个保守的复制起始位点的活性调节机制，其中oriC1被ORB内侧一对G-rich反向重复序列正调控，而oriC2则被其下游的ORB-cluster负调控。3）基于Cdc6同源性的进化树分析及其相应的ORB序列的比对分析表明，嗜盐古菌多复制起始位点具有多样性，保守的复制起始位点可能通过对其周围基因的影响促进它们在进化过程中保守，而染色体的可变区则是复制起始位点进化的热点区域。进化分析研究表明复制起始位点的形成与环境适应性密切相关，这为系统理解多复制起始位点的形成机制及其调控机制奠定了基础。4）此外，我们也对另外一株嗜盐古菌地中海富盐菌中的多复制起始位点利用情况及其小染色体复制情况进行了分析，发现在主要复制起始位点敲除的情况下，该菌主染色体上的休眠复制位点被激活；小染色体相对于主染色体在稳定期维持较高的拷贝数，有助于提高该菌的环境适应性。系列相关论文发表在Nuc Acid Res等杂志上，达到了项目预期目标。