《酵母菌DNA損傷應激反應的定量生物學研究》是依託北京大學，由李方廷擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：酵母菌DNA損傷應激反應的定量生物學研究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：李方廷
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生命現象是一種生命系統的整體行為。當前生命科學正處在向定量生命科學發展的重要階段，即從系統和定量觀測分析的角度，利用理論模型和定量實驗方法來探索生命系統內的定量規律。本項目將利用物理學的基本概念與定量分析方法，發展定量生物學實驗方法，開展芽殖酵母菌細胞周期過程中DNA損傷應激反應的定量生物學研究。研究內容包括： （1）酵母菌DNA損傷應激反應通路和模組的構建和分析，相應通路模組拓撲結構模型和動力學模型的建立和理論分析；（2）酵母DNA損傷應激反應的定量實驗實驗體系的建設，包括螢光蛋白標識、突變菌株和過表達質粒的構建、刺激信號的控制等工作；（3）理論模型和定量實驗結果的相互驗證和相互促進，理論預言的實驗驗證等。我們希望發展細胞信號轉導通路和調控模組定量生物學研究的方法，探索其中的定量規律，為套用到更加複雜的哺乳動物細胞信號轉導通路和調控網路奠定基礎。
結題摘要
在真核細胞的細胞周期過程中，DNA複製期（S期）檢驗點監控著DNA複製的進行，確保了細胞分裂過程中基因信息的完整性。芽殖酵母S期檢驗點是目前研究最為清楚的一個通路。在本項目的資助下，針對化學誘導物羥基脲（Hydroxyurea, HU）誘導的芽殖酵母菌檢驗點激活和調控DNA複製通路和過程，我們在相關的酵母突變菌株中構建了反映S期檢驗點激活的Rnr3-GFP 螢光蛋白報告體系，這樣就能夠測量在不同HU濃度刺激下、不同酵母突變菌株的Rnr3蛋白的多時間點的表達水平。同時，基於S期檢驗點的微分方程模型和隨機動力學模型，我們預言通路中Rad53的自磷酸化的正反饋所引起的鞍節點分叉決定了檢驗點中HU和單鏈DNA的激活閾值，Rad53的自磷酸化強度的變化將引起HU的激活閾值的變化；並推斷出S期檢查點激活後的DNA複製調控的基本機制。進一步，我們通過實驗驗證了檢驗點的激活閾值，同時證明在HU激活閾值濃度之上，較高濃度的HU引起了更長的ssDNA的積累和緩慢的修復過程，進而導致了細胞周期的時間延遲。總之，我們發現在S期檢驗點激活過程中，酵母菌中ssDNA 激活閾值的決定因素，構建了酵母S期檢驗點定量研究的基本框架，為進一步的理論和實驗研究提供了線索。
