百人博士《Nature》子刊发现端粒新蛋白

　　

生物通报道，中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所端粒与细胞衰老研究小组PI研究员周金秋近期在Nature子刊《The EMBO Journal》上发表文章，Sua5p a single-stranded telomeric DNA-binding protein facilitates telomere replication。

 

端粒，真核细胞染色体的末端结构，由简单的DNA重复序列及其结合蛋白组成。端粒对于维持染色体的稳定性具有非常重要的作用：它可以保护染色体末端防止其降解，帮助细胞识别区分完整或者断裂的DNA，促进染色体末端的完整复制。

 

裂殖酵母Saccharomyces cerevisiae的端粒长度的维持涉及到一个复杂的基因调控网络，有280多个基因参与调解端粒的长度。其中有些基因为非必需基因，将其突变并不影响端粒酶功能的维持。周金秋研究小组鉴定出29个端粒酶维持基因是目前所了解到的必需基因。

 

周金秋研究小组在本研究中发现Sua5p在端粒的复制过程中具有一种新型的功能。对Sua5p进行测序等一系列分析发现，Sua5在早期的细胞周期中具有缩短端粒的作用，其下游基因具有修复端粒的功能。深入的结构，功能分析发现Sua5p具有一个特异的DNA结合位点区域，这一区域与Sua5p的功能息息相关。Sua5p特异的结合在单股末端炸着丝粒（ssTG）DNA上，这表明sua5p是一种新型的ssTG DNA结合蛋白，其具有调节端粒长度的功能。

 

（生物通 小茜）

生物通推荐原文检索：Sua5p a single-stranded telomeric DNA-binding protein facilitates telomere replication

【Abstract】

In budding yeast Saccharomyces cerevisiae, telomere length maintenance involves a complicated network as more than 280 telomere maintenance genes have been identified in the nonessential gene deletion mutant set. As a supplement, we identified additional 29 telomere maintenance genes, which were previously taken as essential genes. In this study, we report a novel function of Sua5p in telomere replication. Epistasis analysis and telomere sequencing show that sua5 cells display progressively shortened telomeres at early passages, and Sua5 functions downstream telomerase recruitment. Further, biochemical, structural and genetic studies show that Sua5p specifically binds single-stranded telomeric (ssTG) DNA in vitro through a distinct DNA-binding region on its surface, and the DNA-binding ability is essential for its telomere function. Thus, Sua5p represents a novel ssTG DNA-binding protein and positively regulates the telomere length in vivo.

 

周金秋

研究员，研究组长，博士生导师

个人简介：

1984年至1988就读于南京大学生物系，获学士学位。1992至1997年就读于美国迈阿密大学医学院生物化学与分子生物学系，获博士学位。1998年至2001年在美国普林斯顿大学分子生物学系接受博士后训练。2001年9月作为”****”入选者受聘于生物化学与细胞生物学研究所，任研究员，博士生导师，2002年1月起，任中国科学院与德国马普学会合作的青年科学家小组组长。

 

研究方向：端粒与细胞衰老

 

研究工作：

我们实验室的长远目标是探索真核细胞维持染色体稳定性的机制和细胞衰老的机理。目前主要研究：

(1)染色体末端--端粒的结构、功能与复制及其与癌症和细胞衰老的关系；

 (2)不依赖端粒长度的细胞衰老的机理。

我们大部分的工作集中在端粒的结构、功能及复制，真核生物端粒酶活性是如何被调节的，端粒酶活性和端粒长短的调节对于癌症和细胞衰老的生物学意义等方面。端粒，真核细胞染色体的末端结构，由简单的DNA重复序列及其结合蛋白组成。端粒对于维持染色体的稳定性具有非常重要的作用：它可以保护染色体末端防止其降解，帮助细胞识别区分完整或者断裂的DNA，促进染色体末端的完整复制。在大多数真核生物中，端粒DNA是由端粒酶，一个端粒特异性的反转录酶合成的。该实验室综合应用遗传学、生物化学以及细胞生物学手段研究酵母和人的端粒酶活性调控，发现鉴定影响端粒的相关蛋白。目前开展了端粒相关蛋白的结构生物学研究。该实验室还起始了以酵母为模型的细胞衰老研究。衰老的速率被认为首先是由遗传控制的，衰老调控基因在进化上是相当保守的。例如，酵母中SGS1基因的突变导致生命周期的缩短，而其在哺乳动物中的同源基因，WRN基因的突变则会导致一种遗传性的早衰(Werner´s综合症)。但是，对于导致这些衰老相关过程的精确机制却仍然知之甚少。因此，在低等生物中确立一些衰老或者长寿的遗传标记将有助于我们解读哺乳动物包括人类的衰老进程。

 

发表论文：

Fu XH, Meng FL, Hu Y, Zhou JQ. Candida albicans, a distinctive fungal model for cellular aging study. Aging Cell. 2008 Oct;7(5):746-57.

Deng-Hong Zhang, Bo Zhou, Yu Huang, Lu-Xia Xu and Jin-Qiu Zhou*. The human Pif1 helicase, a potential Escherichia coli RecD homologue, inhibits telomerase activity. Nucleic Acids Research. 2006 Mar 16;34(5):1393-1404. *Co-first author

Yang Cui-Ping, Chen Yong-Bin, Meng Fei-Long and Zhou Jin-Qiu (2006). Saccharomyces cerevisiae Est3p dimerizes in vitro and dimerization contributes to efficient telomere replication in vivo. Nucleic Acids Research. 34:407-416.

Chen Y-B, Yang C-P, Li R-X, Zeng R, and Zhou J-Q (2005). Def1p is involved in telomere maintenance in budding yeast. J Biol Chem. 280:24784-24791.

Liao X-H, Zhang M-L, Yang C-P, Xu L-X and Zhou J-Q (2005). Characterization of recombinant Saccharomyces cerevisiae telomerase core enzyme purified from yeast. Biochemical Journal 390:169-176.

Zhou J.-Q.*, Qi H.*, Schulz V.P., Mateyak M.K., Monson E.K., Zakian V.A. (2002) Schizosaccharomyces pombe pfh1(+) Encodes an Essential 5´ to 3´ DNA Helicase That Is a Member of the PIF1 Subfamily of DNA Helicases. Mol Biol Cell. 13:2180-91. *Co-first author

Ivessa A.S.*, Zhou J.-Q.*, Schulz V.P., Monson E.K., Zakian V.A. (2002). Saccharomyces Rrm3p, a 5´ to 3´ DNA helicase that promotes replication fork progression through telomeric and subtelomeric DNA. Genes Dev. 16:1383-96. *Co-first author

Zhou, J. -Q.; Monson, E. K.; Teng, S. -C.; Schulz, V. P.; and Zakian V. A. (2000). Pif1p Helicase, a Catalytic Inhibitor of Telomerase in Yeast. Science. 289: 771-774.

Ivessa, A. S.*; Zhou, J. -Q.*; and Zakian V. A. (2000). The Saccharomyces Pif1p DNA helicase and the highly related Rrm3p have opposite effects on replication fork progression in ribosomal DNA. Cell. 100: 479-489. *Co-first author

Zhou, J.-Q., He, H., Tan, C.-K., Downey, K.M., and So, A.G. (1997). The small subunit is required for functional interaction of DNA polymerase ? with the proliferating cell nuclear antigen. Nucleic Acids Res. 27:1094-1099.