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宋海卫实验室在Nature Communications发文阐明BaPif1解旋酶解旋双链DNA的分子机制

时间:2019年11月28日 访问次数:229

      20191126日,浙江大学生命科学研究院宋海卫课题组在Nature Communications杂志上在线发表题为“Structural basis for DNA unwinding at forked dsDNA by two coordinating Pif1 helicases”的研究论文。

Pif1是解旋酶SF1B超家族成员,从原核到真核高度保守,能够利用ATP水解提供的能量,按照5’-3’方向对dsDNADNA/RNA杂合体、G4 DNA进行解旋,是生物体内非常重要的一类解旋酶。Pif1在维持基因组稳定性方面起着多种作用,并且优先解旋分叉的dsDNA(forked dsDNA),但Pif1解旋forked dsDNA的分子机制尚不清楚。宋海卫实验室以拟杆菌BaPif1为研究对象,用结构生物学方法解析了BaPif1forked dsDNA复合物的晶体结构。两个相互作用的BaPif1分子分别与部分未解开的dsDNA的单链部分结合,并分别与5′arm3′ss/dsDNA相互作用。该结构揭示了几个重要特征,这些特征将BaPif1与任何其他已知的SF1SF2解旋酶区分开来。首先,结合到5'armBaPif1分子打开第一对配对的碱基对,从而启动BaPif1forked dsDNA的解旋,而结合到3'armBaPif1分子则通过稳定第一个断裂的碱基对,在解旋过程中起辅助作用,使第二个碱基对处于断裂前状态;其次,结合在3′arm上的BaPif1分子阻止了移位链与追踪链的重新配对形成双链;随后,两个BaPif1分子通过静电作用相互接触,这种相互作用可能使两个BaPif1分子互相调节其解旋酶活性。该文章使用动力学方法(Kinetics)和单分子荧光共振能量转移(single-molecule FRET方法,研究表明分叉处结合的两个BaPif1分子都具有解旋酶活性,并且彼此之间的相互作用可以调节其解旋酶活性。通过结构以及动力学和smFRET数据进行分析,使我们了解了BaPif1解旋分叉dsDNA的分子机制。这些结果不仅解释了先前的生化实验,而且为进一步阐明Pif1解旋酶解旋DNA/RNA杂合体和G4 DNA的机制提供了框架。    
       
我院博士研究生苏楠楠和美国阿肯色大学的Alicia博士为本文共同一作,宋海卫教授为本文通讯作者。

      原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-13414-9