《細胞內G4結構形成對端粒DNA複製影響的研究》是依託天津醫科大學，由王峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：細胞內G4結構形成對端粒DNA複製影響的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王峰
- 依託單位：天津醫科大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
端粒DNA能夠摺疊成G4高級結構，體外研究發現G4的形成能抑制端粒酶對端粒的識別和延伸，同時能夠阻礙端粒DNA複製的正常進行。然而由於缺乏有效的手段，體內G4的端粒生物學功能尚未明確，本課題中我們擬利用新研發的G4抗體觀察該結構在體內的形成，結合我們獨立創新的技術研究其對端粒複製的影響。初步實驗數據表明，體內過量G4的形成可以造成端粒複製叉的停滯並引起端粒損傷；同時該結構能與CTC1-STN1-TEN1（CST）複合體相互結合，CST在體內的一個主要功能是與DNA聚合酶α作用並重啟受阻DNA的複製。因此我們認為G4結構在體內的形成導致複製叉的停滯並引發端粒損傷；而CST能夠與G4相互識別，打開該結構並招募複製體蛋白以重啟受阻複製叉。本課題中我們將系統的研究G4形成對端粒複製的影響，該研究將為以調控端粒複製為手段的腫瘤和衰老治療提供新的靶標和方案。
結題摘要
研究背景：端粒位於染色體末端，具有穩定染色體、防止染色體融合、保護基因組的作用。由於其高度重複的特點，端粒DNA能夠形成高級結構G-quadruplex （G4）影響其正常複製。其複製的失誤可導致端粒功能的紊亂或端粒的丟失，進而引發細胞的衰老或凋亡。對 G4 結構以及 其生物學功能的研究，將有助於我們更加全面的了解癌細胞中端粒 DNA複製的機制，並為以抑制端粒複製為手段的腫瘤治療提供新的靶標和方案。 主要內容和結果：我們研究發現，G4結構的形成能夠阻止端粒區複製叉正常移動，進而可能造成DNA損傷修復通路ATR的激活。而ATR激活所導致的細胞內單鏈DNA的累積可能進一步誘發端粒區形成G4結構，最終導致端粒功能紊亂並引起全基因組DNA複製失調。端粒作為感受DNA複製壓力最敏感的區域，其損傷極易引發細胞的衰老或凋亡。為保證DNA複製的順利進行，形成的G4結構需要被打開，受阻複製叉需要得到重啟。我們發現的端粒結合複合體CST具備結合G4的能力，其缺失促成體內G4結構的積累，並導致端粒區複製叉移動變緩以至停滯。在進一步的研究中，我們利用單分子螢光技術對端粒區的DNA複製進行研究，證實CST可以與G4結合，定位到端粒受阻複製叉上，通過激活鄰近的休眠複製起始位點使受阻複製叉重新啟始。 關鍵數據：1、複製壓力造成ssDNA 累積，誘導G4 結構形成.進而引發端粒複製性紊亂端粒丟失以及端粒損傷；2、G4誘導產生的端粒功能障礙可被端粒酶所恢復; 3、端粒結合蛋白可以直接打開G4結構; 4、CST蛋白介導G4結構打開，調控端粒DNA後隨鏈的複製。 科學意義：然而由於缺乏在體內直接觀察 G4 結構的技術方 法，迄今為止沒有任何直接的證據明確該結構在體內的生物學功能。而本項目的最大突破，就在於我們藉助G4抗體首次在細胞內明確 G4結構的端粒生物學功能。同時我們發現端粒結合複合體CST可打開G4結構，輔助端粒後隨鏈合成。
