北大生科院最新Cell文章

　　

生物通报道：来自北京大学生命科学学院，中科院生物物理所等处的研究人员发表了题为“The Intra-S Phase Checkpoint Targets Dna2 to Prevent Stalled Replication Forks from Reversing”的文章，发现了确保DNA复制准确性的Cds1^Chk2途径的一种关键新机制，指出了核酸酶Dna2在其中的重要作用，这为进一步理解DNA复制的严格调控提出了重要新观点。相关成果公布在6月8日Cell杂志上。

文章的通讯作者是北大生科院孔道春教授，第一作者是北大生科院胡家志。其实验室长期从事真核细胞DNA复制起始的调控机理、真核细胞生长分裂以及checkpoint调控机理的研究。参与这一研究的还有中科院生物物理所孙飞研究员等。

DNA复制是细胞生长分裂过程中的核心生物事件，它直接关联到细胞的生长、分裂、及个体的正常发育，其特点是高度的准确性及严格的调控，以保证子细胞能从母细胞里得到一套完整的染色体DNA。

这种精确调控手段之一就是DNA复制Checkpoint的调控机制，Checkpoint是调节细胞生长分裂，维持遗传物质稳定性的一个重要生物调控系统。当出现受损碱基，或者核苷酸缺乏，复制叉就是停顿下来，这时S期内检测点checkpoint需要被激活以稳定停顿的DNA复制叉。之前的研究表明，在S期检测缺陷的出芽酵母中，停顿的复制叉会垮塌和倒转形成鸡脚爪结构（chicken-foot structure），从而引起DNA复制不能完成和大规模的DNA重组，最终导致遗传物质不稳定和细胞的死亡或癌变。

在这篇文章中，研究人员以裂殖酵母为材料，发现了核酸酶（内切酶与解旋酶）Dna2在Cds1^Chk2途径中的关键作用。之前的研究表明，Cds1^Chk2 途径对checkpoint的调控至关重要，但是其下游直接作用的、参与DNA复制的因子却一直是未知数。

研究人员采用生化和遗传的方法，体内实验和体外实验都证明Cds1^Chk2途径中的效应激酶是通过靶向Dna2上S220位点，来调控Dna2与染色质中停顿复制叉的相互作用。他们还发现，Dna2-S220的磷酸化，以及Dna2的核酸酶活性也对于阻止复制叉倒转具有重要意义。

这些研究数据表明，Dna2能通过作用于复制叉部位发生翻转的DNA，使复制叉得以稳定，这一重要发现加深了我们对于DNA复制的严格调控的了解和认识。

孔道春教授研究组致力于真核细胞DNA复制机理的研究，近期他们还取得了DNA复制起始调控机理的最新研究进展——发现并证明了Sap1是DNA复制起始反应所必需的蛋白，并对其功能及相互作用蛋白进行了阐述。

（生物通：张迪）

原文摘要：

The Intra-S Phase Checkpoint Targets Dna2 to Prevent Stalled Replication Forks from Reversing

When replication forks stall at damaged bases or upon nucleotide depletion, the intra-S phase checkpoint ensures they are stabilized and can restart. In intra-S checkpoint-deficient budding yeast, stalling forks collapse, and 10% form pathogenic chicken foot structures, contributing to incomplete replication and cell death (Lopes et al., 2001,Sogo et al., 2002,Tercero and Diffley, 2001). Using fission yeast, we report that the Cds1Chk2 effector kinase targets Dna2 on S220 to regulate, both in vivo and in vitro, Dna2 association with stalled replication forks in chromatin. We demonstrate that Dna2-S220 phosphorylation and the nuclease activity of Dna2 are required to prevent fork reversal. Consistent with this, Dna2 can efficiently cleave obligate precursors of fork regressionregressed leading or lagging strandson model replication forks. We propose that Dna2 cleavage of regressed nascent strands prevents fork reversal and thus stabilizes stalled forks to maintain genome stability during replication stress.

作者简介：

孔道春 博士

北京大学 生命科学学院 教授
Daochun Kong, Ph.D.
Professor,
The College of Life Sceinces, Peking University

研究概述：

本实验室主要兴趣在于：

1 真核细胞DNA复制机理。
2 真核细胞生长分裂及checkpoint调控机理。

DNA复制是细胞生长分裂过程中的一个最基本生化反应。 其特点是高度的准确性及严格的调控， 以保证子细胞能从母细胞里得到一套完整的染色体DNA。 我们的研究专注于真核细胞DNA复制起始的机理及调控。 最近， 我们发现并证明Sap1是DNA复制起始反应所必需的蛋白。 现正对其功能及相互作用蛋白进行深入研究。 我们也研究DNA复制叉里的生化反应。

Checkpoin调控细胞生长分裂。 其根本目的是维护细胞内染色体DNA完整。 DNA复制叉的停顿或DNA损伤激活Checkpoint, 但其机理不清楚。 用生化及遗传的方法，期望能发现一些新的Checkpoint激活分子。 我们现正研究Fen1及其它一些蛋白在Checkpoint中的作用。