復(fù)旦大學(xué)徐彥輝課題組解析人源DNA-PK復(fù)合物冷凍電鏡結(jié)構(gòu)
生物體的遺傳物質(zhì)DNA會經(jīng)常發(fā)生斷裂導(dǎo)致基因組的不穩(wěn)定甚至是細(xì)胞變異和生物體的病變。細(xì)胞具有完備的DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)，會及時(shí)對這樣的“傷口”進(jìn)行修復(fù)。DNA損傷修復(fù)系統(tǒng)的失調(diào)將可能導(dǎo)致包括腫瘤和免疫缺陷疾病在內(nèi)的多種疾病發(fā)生。DNA依賴的蛋白激酶復(fù)合物（DNA-PK）在非同源末端連接（NHEJ）發(fā)揮著重要作用，是DNA損傷修復(fù)的關(guān)鍵蛋白復(fù)合物。對DNA-PK復(fù)合體的結(jié)構(gòu)研究一直進(jìn)展緩慢，阻礙了對修復(fù)系統(tǒng)工作機(jī)制的充分理解。復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院徐彥輝課題組利用冷凍電鏡單顆粒重構(gòu)方法，解析了6.6埃分辨率的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，闡明了DNA-PK復(fù)合物組裝，活性調(diào)控和DNA末端保護(hù)的分子機(jī)制，該項(xiàng)工作于8月25日在線發(fā)表在《Cell Research》雜志上。
來自我院雙聘教授徐彥輝課題組的研究人員先后解決了復(fù)合物樣本制備，冷凍條件優(yōu)化，優(yōu)勢取向和模型搭建等技術(shù)難題，成功獲得了DNA-PK復(fù)合物的6.6埃分辨率的結(jié)構(gòu)模型。DNA-PK復(fù)合物含有四個(gè)組分，既催化亞基DNA-PKcs，DNA結(jié)合蛋白KU70和KU80，以及DNA，組成為660KDa的全酶復(fù)合物。通過結(jié)構(gòu)和生化水平的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)KU70/80可以誘導(dǎo)DNA-PKcs發(fā)生構(gòu)象變化，使得酶活性區(qū)域的“口袋”張開，極大增強(qiáng)其激酶活性。KU80與DNA-PKcs通過形成一個(gè)類似“門栓”的結(jié)構(gòu)保護(hù)DNA末端，使其不能夠被其他蛋白酶降解。這項(xiàng)研究工作對DNA-PK的結(jié)構(gòu)和功能研究有重要的推動作用，為后續(xù)深入研究DNA損傷修復(fù)機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
該項(xiàng)工作是復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院徐彥輝課題組與清華大學(xué)王佳偉課題組合作完成，博士生陰曉彤和劉夢杰為共同第一作者。徐彥輝為通訊作者，現(xiàn)為復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院研究員，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院雙聘教授。該項(xiàng)工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFA0500700），中科院先導(dǎo)專項(xiàng)（XDB08000000），國家自然科學(xué)基金（U1432242, 31425008，91419301）的支持。尤其要感謝國家蛋白質(zhì)設(shè)施（上海），中科院生物物理所和清華大學(xué)三家單位的電鏡平臺的支持。
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