耐輻射球菌DNA損傷回響蛋白PprI的作用機制研究

《耐輻射球菌DNA損傷回響蛋白PprI的作用機制研究》是依託浙江大學，由陸輝明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：耐輻射球菌DNA損傷回響蛋白PprI的作用機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：陸輝明
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

耐輻射球菌pprI是DNA損傷修復開關基因，它調控了包括重要DNA修復蛋白RecA和PprA等許多蛋白的表達，對該細菌的極端電離輻射抗性非常重要。在耐輻射球菌受到電離輻射後，PprI啟動了包括了脅迫回響途徑、轉錄翻譯途徑、能量和物質代謝途徑、抗氧化途徑等DNA損傷回響和細胞生存網路，但是其分子機制尚不清楚。有意思的是，作為一個關鍵的逆境調控蛋白，PprI蛋白本身的表達水平在電離輻射前後沒有變化，這暗示PprI蛋白在輻照脅迫下發生了狀態的變化。以此為線索，我們開展相應的實驗，初步結果表明PprI存在磷酸化和去磷酸化現象，而且磷酸化位點對電離輻射抗性非常重要。因此，本項目擬通過對PprI磷酸化修飾、蛋白互作以及PprI生化功能等研究來闡明PprI的作用的分子機理，進而為了解耐輻射球菌全新的DNA損傷回響機制提供重要的理論依據。

結題摘要

耐輻射球菌是一種極端微生物，它可以在極端電離輻射脅迫後迅速準確修復基因組DNA並存活下來。PprI蛋白是耐輻射球菌屬細菌特有的蛋白，在耐輻射球菌極端電離輻射抗性起關鍵作用。在電離輻射後，PprI調控了包括DNA修復蛋白RecA、PprA和SSB等在內大量蛋白的表達，但是其中的機制並不清楚。本項目研究目標是了解PprI生化特性、鑑定互作蛋白及翻譯後修飾，進而了解其生物學功能和分子機制。過去三年，我們按照項目計畫書對耐輻射球菌PprI在DNA損傷回響的調控機制展開了研究，取得一些成果。 具體發現如下：我們發現PprI在耐輻射球菌受到電離輻射後調控了200多個基因的表達，這些基因編碼大量DNA損傷修復和回響的蛋白；PprI蛋白可以結合recA和pprA的啟動子，這種結合具有序列特異性。在體外，PprI在耐輻射球菌受到電離輻射後結合到recA和pprA的啟動子區域；PprI的DNA結合活性對調控下游包括recA和pprA在內的基因表達很重要，也對耐輻射球菌的極端電離輻射抗性很重要；PprI蛋白可能與近二十個蛋白存在互作，包括DNA依賴的RNA聚合酶β亞基（RpoB）；第72位絲氨酸對PprI與RpoB互作很重要，而且PprI與RpoB的蛋白間互作對耐輻射球菌的極端電離輻射抗性很重要；在電離輻射後，PprI和RpoB都結合到下游基因的啟動子區域。根據以上線索，我們推測了關於PprI在電離輻射後工作的一個模型，即在耐輻射球菌收到電離輻射後，PprI狀態改變，並結合到下游受其調控的基因的啟動子區域，並通過蛋白蛋白互作招募RNA聚會酶到這些位點，啟動轉錄來應對細胞內的緊急情況。這些發現使得我們對PprI調控DNA損傷回響網路分子機理有了深入的了解，也為闡明耐輻射球菌高效修復系統的分子機制，以及潛在的新型生物抗逆種質資源的開發、污染環境的生物修復等方面的套用提供有價值的理論依據。