中国科技大学Nature子刊新文章

【字体: 时间:2012年04月20日 来源:生物通

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  中国科技大学的研究人员在新研究中揭示了FANCM–MHF复合物的晶体结构及发挥生物学功能的机制。相关研究论文“The structure of the FANCM–MHF complex reveals physical features for functional assembly”发表在4月17日的《自然通讯》(Nature communications)杂志上。

  

生物通报道  近日来自中国科技大学的研究人员在新研究中揭示了FANCM–MHF复合物晶体结构及发挥生物学功能的机制。相关研究论文“The structure of the FANCM–MHF complex reveals physical features for functional assembly”发表在4月17日的《自然通讯》(Nature communications)杂志上。

来自中国科技大学的滕脉坤教授和姚雪彪教授为该篇文章的共同通讯作者。滕脉坤教授为中国科学技术大学生命科学学院书记、副院长。多年从事生物大分子晶体学和结构生物学研究。姚雪彪教授是我国教育部首批“****特聘教授”,现任中国科学技术大学教授、安徽细胞动力学与化学生物学省级实验室主任。主要从事细胞周期分子调控网络机制及蛋白质分子时空动力学调控机制方面的研究。

范可尼贫血症(Fanconi anemia,FA)是一种见的常染色体隐性遗传性血液系统疾病,患者除骨髓造血功能障碍导致全血细胞减少外,还伴有多发性先天畸形,并易患多种癌症。范可尼贫血症特征之一为细胞染色体的不稳定性。

近年来一些科学家们找到了一些与范可尼贫血贫血相关的基因,并证实其中一些范可尼贫血基因所编码的蛋白会直接参与DNA缺陷的修复工作,一旦这些基因发生变异,则编码的蛋白质存在缺陷,会破坏对DNA的修复。其中直接参与DNA损伤修复过程的13个FANC蛋白和两个FAAP蛋白与FA的发生相关。两个蛋白MHF1和MHF2所形成的复合物能促进FANCM对DNA的结合,MHF复合物、FANCM以及DNA的结合为下游FANCD2发挥功能,继而完成DNA链内交联损伤修复所必需。此外,研究表明MHF复合物在动粒组装过程中也发挥十分重要的作用。

在这篇文章中,研究人员分析了MHF1–MHF2复合物以及与FANCM片段结合形成的复合物的晶体结构。分析结果显示MHF1与MHF2形成了一个紧密的四聚体,FANCM-F通过一个“双V”形结构结合到四聚体上。FANCM-F与(MHF1–MHF2)2协同构成了一个新DNA结合位点,与L1L2域偶联。MHF–FANCM-F结构可塑性破坏可导致体内FANCM定位改变。疾病相关的FANCM突变可改变MHF–FANCM的互作和亚细胞定位。

这些研究发现揭示了MHF–FANCM识别的分子基础,提供了导致范可尼贫血症的信号的新认识。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

The structure of the FANCM–MHF complex reveals physical features for functional assembly

Fanconi anaemia is a rare genetic disease characterized by chromosomal instability and cancer susceptibility. The Fanconi anaemia complementation group protein M (FANCM) forms an evolutionarily conserved DNA-processing complex with MHF1/MHF2 (histone-fold-containing proteins), which is essential for DNA repair in response to genotoxic stress. Here we present the crystal structures of the MHF1–MHF2 complex alone and bound to a fragment of FANCM (FANCM661−800, designated FANCM-F). The structures show that MHF1 and MHF2 form a compact tetramer to which FANCM-F binds through a 'dual-V' shaped structure. FANCM-F and (MHF1–MHF2)2 cooperate to constitute a new DNA-binding site that is coupled to the canonical L1L2 region. Perturbation of the MHF–FANCM-F structural plasticity changes the localization of FANCM in vivo. The MHF–FANCM interaction and its subcellular localization are altered by a disease-associated mutant of FANCM. These findings reveal the molecular basis of MHF–FANCM recognition and provide mechanistic insights into the pathway leading to Fanconi anaemia.

作者简介:

姚雪彪
教授,博士生导师,教育部首批****,特聘教授。 

1995年毕业于美国加利福尼亚大学伯克莱分校并获细胞分子生物学博士学位,其后在美国加州大学圣迭亚哥分校从事细胞分裂调控博士后研究。1995年获Bank of America-Gianni Scholar Award, 1996年获American Cancer Society Scholar Award, 1997年被聘为美国威斯康星州大学医学院助理教授,1998年获Howard Hughes Medical Institute-UW Career Development Award, 2000年获American Digestive Health Foundation Research Scholar Award, 2003年获Georgia Cancer Coalition Eminent Scholar Award。

曾任美国摩尔豪斯医学院生理系兼职副教授、教授, 分子影像中心主任。现任中国科学技术大学教授、安徽细胞动力学与化学生物学省级实验室主任。“国家自然科学杰出青年基金”获得者。作为项目首席科学家主持了973项目“调控细胞增殖重要蛋白质作用网络的研究”(2002-2008)。目前担任国际期刊《J. Biol. Chem.》、《Cell Research》编委,《J. Mol. Cell Biol.》副主编。 姚雪彪教授主要从事细胞周期分子调控网络机制及蛋白质分子时空动力学调控机制方面的研究,在《Nat. Cell Bio.》、《Mol. Cell Proteomics》、《EMBO Reports》、《Mol. Biol. Cell》、《J. Cell Biol.》、《J. Cell Sci.》、《Oncogene》和《J. Biol. Chem.》等国际学术期刊发表学术论文80余篇,被引用1500次以上。培养博士毕业生28名,其中包括“中科院优秀博士论文”和教育部“百篇优秀博士论文”提名奖获得者多名。曾担任2002年美国细胞生物学年会“Proteomics in Cell Biology”、2004年美国细胞生物学年会“Single Molecule and Nano-scale Biology”主题研讨会主席、2008年9月主持召开“第一届细胞动力学及化学生物学国际研讨会”。   

主要学术成就:   
1.首次用生物化学手段揭示了Ezrin是Calpain I的特异底物并阐明Calpain I在胃壁细胞生物学中的功能调节。   
2.首次发现Ezrin选择性地与β-actin结合,解决了Ezrin与Actin相互作用的分子机制并阐明了Actin异型具不同生化特性;揭示了Ezrin是PKA的特异底物并阐明PKA调控Ezrin的分子机制。   
3. 首次用实验证明Syntaxin 3对极化上皮细胞胞吐的分子调控机理及所涉及的生化通路,阐明了Syntaxin 3与Munc18-2相互作用的分子机制为探索氢钾泵移位的分子机理打下基础。   
4. 首次证明动点马达蛋白CENP-E是冠状纤维的重要组分,揭示了CENP-E是连接纺锤体和染色体不可缺少的组分并参与染色体在赤道的聚集和纺锤体检验点的调控。   

主要研究工作及兴趣:   
1.细胞分裂调控网络   
2.细胞极化的分子基础   

滕脉坤

中国科学技术大学生命科学学院书记、副院长。教育部生物科学与工程教学指导委员会秘书长,中国生物物理学会、中国毒理学会常务理事,中国生物化学与分子生物学会理事,中国毒理学会生物毒素毒理专业委员会主任。
  
曾作为访问学者,分别在美国麻省理工学院生物系(1986.10-1988.6)、美国依里洛依大学厄本-香槟分校生理与生物物理系(1988.7-1989.7)、美国普度大学生命科学系(1992)、美国哈佛大学医学院Dana-Farber肿瘤研究所(1996.8-1997.11)等进修和交流。多年从事生物大分子晶体学和结构生物学研究,目前主要进行天然蛇毒毒素蛋白,真核生物转录调控相关蛋白,酵母分拣转运相关蛋白,天然免疫相关蛋白等的结构生物学研究;曾从事DNA寡聚核苷酸及其DNA-药物复合物的晶体学;病毒晶体学;T-细胞受体及其复合物的晶体学;葡萄糖异构酶蛋白质工程中的结构测定和蛋白质分子设计等研究工作。
  
多年来主持和参与了多项国家科技部、基金委和中国科学院的重点和重大课题的研究工作。葡萄糖异构酶蛋白质工程研究获教育部高等教育科学技术二等奖(2001年);安徽省教育厅科技进步一等奖(2000年)。目前主持和参加的研究课题有国家863、973项目课题、国家自然科学基金委课题和中国科学院研究课题。在国际、国内著名学术刊物共发表论文六十多篇。

研究方向:生化与分子生物学,结构生物学。

 

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