上海生科院《Cell Research》发表新研究成果

　　

生物通报道：2014年8月5日，国际著名期刊《Cell Research》在线发表了上海生命科学研究院的一项最新研究成果“Crystal structure of the WOPR-DNA complex and implications for Wor1 function in white-opaque switching of Candida albicans”，研究阐述了WOPR-DNA复合体的晶体结构，以及Wor1功能在白色念珠菌白色-不透明状态切换过程中的意义。

本文通讯作者分别为上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所分子生物学国家重点实验室的陈江野和丁建平研究员。该研究受到国家自然科学基金、中科院战略重点研究项目和中国科技部的资助支持。

白色念珠菌（Candida albicans）是一种侵略性人类病原菌，但是也作为一种正常共生体，存在于人的胃肠道微生物组中。对其发病机制和共生而言，重要的一点是，它在不同形态之间切换的能力。C. albicans可以在两种不同的细胞类型之间切换——白色和不透明，这两种细胞类型具有不同的特性，包括细胞形态、菌落形态、代谢偏好、交配能力、基因表达模式和宿主组织偏好。白色-不透明切换是由一个主调节器Wor1（白色-不透明切换调节因子）的表达而控制，其在不透明细胞中高度上调，是过渡期和保持不透明细胞类型所必需的。Wor1基因与其他5个关键因子相互作用，形成一个正反馈和负反馈回路网络，控制白色-不透明状态的切换。

Wor1的同系物已被发现存在于每个测定的真菌基因组中。除了白色念珠菌Wor1（CaWor1）之外，所有已确定的Wor1同系物也被证明在关键发育过程的调控中发挥重要的作用。人类病原体荚膜组织胞浆菌（Histoplasma capsulatum）的Ryp1是酵母菌丝过渡的一个主调控因子，影响成百上千个基因的转录本。植物病原菌尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）的Sge1是寄生生长所必需的，参与效应基因的表达调控。Mit1控制酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的假菌丝生长。Gti1在粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces pombe）的葡萄糖吸收过程中发挥调节作用。来自几种腐植营养植物病原菌的Wor1同系物，对于发病机制和毒素合成都非常的重要。

作为一个转录调节因子，Wor1可以结合超过100个目标启动子以及自身的上游区（C. albicans基因组中接近200个位点）。CaWor1是785个残基的转录调节因子，包括一个保守的N末端区域，称为WOPR box，和一个非保守的功能和结构不明确的C末端区域。保守的WOPR box是结合不同启动子区特定DNA序列所必需的，这种结合对于Wor1依赖的转录激活是足够的。预计它包括两个球状结构域（WOPRa和WOPRb），彼此不同，但是在真菌谱系间又非常保守，通过一个低复杂度的插入进行连接。WOPR box结合DNA作为一个单体，并且Wor1结合需要WOPRa和WOPRb的存在。然而，WOPRa和WOPRb如何相互作用，以一种协调的方式结合到特定的DNA上，仍然不明确。

在这项研究中，研究人员报道了C. albicans Wor1 WOPR box的晶体结构。结果表明，WOPRa和WOPRb在结构上相互缠绕在一起，形成一种紧凑的球状结构域，研究人员称之为WOPR结构域。WOPR结构域中的一个保守环和一个保守的6bp DNA基序，对于Wor1-DNA 特异性的识别和结合，非常的重要。研究人员在体内和体外功能实验中，验证了蛋白质-DNA相互作用。结构和生物学数据共同表明，CaWor1 的WOPR结构域结合利用基础读出机制和局部形状读出机制，来识别和结合其特定的DNA，这对于CaWor1在白色-不透明状态切换激活中的功能，具有重要的意义。

（生物通：王英）
注：陈江野, 国家杰出青年基金获得者，1988年中科院上海生物化学研究所研究生毕业，获博士学位。1990-1992年赴美国加州大学欧文分校做博士后。1992年中科院上海生物化学研究所任副研究员，1995中科院生物化学与细胞生物学研究所任研究员，多次以访问教授的身份在美国加州大学欧文分校生化系工作。主要从事形态发生基因表达调控的研究。曾经在PNAS、Mol Biol Cell、FEBS Letters、Cell Research等国际期刊发表论文多篇。

丁建平,1982年1月南京大学获理学学士学位；1984年10月中山大学获理学硕士学位；1987年10月复旦大学获理学博士学位。1987年11月至1989年6月，中国科学院上海硅酸盐研究所博士后。1989年7月至1991年8月，联邦德国柏林自由大学结晶学研究所洪堡基金会奖研金学者。1991年9月至2000年10月，美国新泽西州罗格斯大学，先后任化学与化学生物学系研究助理、研究助理教授、研究副教授。2000年11月起，任中科院上海生科院生化与细胞所研究员、博士生导师。获得中科院“****”（2000年）和国家杰出青年基金（2001年）资助，2006年入选国家人事部“新世纪百千万人才工程”国家级人选。研究方向为真核基因表达调控的结构生物学。在国际重要学术刊物上发表研究论文140多篇，近五年来发表研究论文50多篇，其中包括Science、Nature、Nature Struct Mol Biol、Blood、PNAS、EMBO J、Cell Res、Nucleic Acids Res、J Biol Chem、J Immunol、Structure、Biochem J等。

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生物通推荐原文摘要：
Crystal structure of the WOPR-DNA complex and implications for Wor1 function in white-opaque switching of Candida albicans
Abstract：Wor1 (white-opaque switching regulator 1) is a master regulator of the white-opaque switching in Candida albicans, an opportunistic human fungal pathogen, and is associated with its pathogenicity and commensality. Wor1 contains a conserved DNA-binding region at the N-terminus, consisting of two conserved segments (WOPRa and WOPRb) connected by a non-conserved linker that can bind to specific DNA sequences of the promoter regions and then regulates the transcription. Here, we report the crystal structure of the C. albicans Wor1 WOPR segments in complex with a double-stranded DNA corresponding to one promoter region of WOR1. The sequentially separated WOPRa and WOPRb are structurally interwound together to form a compact globular domain that we term the WOPR domain. The WOPR domain represents a new conserved fungal-specific DNA-binding domain which uses primarily a conserved loop to recognize and interact specifically with a conserved 6-bp motif of the DNA in both minor and major grooves. The protein-DNA interactions are essential for WOR1 transcriptional regulation and white-to-opaque switching. The structural and biological data together reveal the molecular basis for the recognition and binding specificity of the WOPR domain with its specific DNA sequences and the function of Wor1 in the activation of transcription.