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在一切生物生长繁殖过程中,基因组完整和准确的复制是维持其基因组完整性最重要的步骤。在真核生物中,为了保证这种精确的复制,生物体发展出了一套精密的调控系统,以使得在一个细胞周期中,生物体能够在其母细胞染色体数以万计的不同位点起始复制,且在一个细胞周期中仅起始一次DNA复制,以维持遗传物质的稳定性。
真核生物DNA的复制可以划分为两个步骤:第一步是复制源的选择及pre-RC的组装过程;第二步是复制源的激活以及DNA复制的起始,在DNA复制的起始和调控中,pre-RC的组装是最重要的步骤,在late M/G1期,ORC募集Cdc6/Cdc18,Cdt1到复制源,进而募集Mcm2-7到复制源组装成pre-RC结构,在CDK和DDK蛋白激酶的作用下激活pre-RC并募集DNA聚合酶等其他复制因子而开始DNA的复制,同时pre-RC组分在DNA复制起始之后迅速失活或降解以防止在下个G1期到来前的再装配。尽管在各种生物中都有许多研究支持,然而这个DNA复制起始过程中许多精确的分子机制尚不明确。最近,在芽殖酵母中,使用纯化的ORC,Cdt1,Cdc6,MCM完成了pre-RC的组装,然而,体内蛋白质的浓度可能不同,而且在其他物种中,尚未能在体外用纯化的蛋白质完成上述组装过程。这提示着可能有其他尚未被发现的DNA复制起始蛋白质的存在。
在我们的研究中发现,裂殖酵母中的一个必需蛋白质Sap1,能够结合到复制源ARS3001中的必需序列Δ9。Sap1蛋白质最初因其在裂殖酵母细胞结合型转换中的重要作用而被发现,随后的研究表明Sap1蛋白质是维持裂殖酵母细胞生存所必需的蛋白质,而它已知的功能并不能解释其对细胞生存的必需性。通过对sap1基因随机突变进行温度敏感筛选得到一个Sap1蛋白质的温度敏感株Sp-dk1-saplts5,BrdU免疫荧光染色分析及脉冲电泳的实验表明它在限制温度生长时细胞周期阻滞于S期,通过对缺失型孢子细胞周期的进一步研究发现,Sap1对于细胞从G1-S期转换发挥重要功能,并且只作用于DNA复制起始阶段,而不在延伸阶段发挥功能。在DNA重复复制的YMF234-sap1ts5菌株中,Sap1蛋白质的失活可以抑制因Cdc18高表达而引起的DNA重复复制,而Cdc18的高表达也弥补了Sap1蛋白质失活时DNA复制的缺陷,表明Sap1与Cdc18在功能上可能的相关性。通过检测在正常细胞G1期和DNA重复复制的YMF234菌株中各pre-RC组分在Sap1蛋白质正常和失活条件下分别募集于染色质的含量,表明当Sap1蛋白质失活时,影响了Cdc18募集于染色质的过程,进而影响了正常的pre-RC组装。进一步的体外pre-RC组装及染色质免疫共沉淀实验表明,Sap1可以募集Cdc18到复制源,免疫共沉淀实验表明Sap1和Cdc18存在物理相互作用。对裂殖酵母中30个复制源复制起始效率的检测中发现,在限制温度下温度敏感株Sp-dk1-sap1ts5的复制起始效率在这30个复制源上都得到了很高程度的抑制。因而在裂殖酵母中,Sap1通过募集Cdc18到复制源进行pre-RC组装而在DNA复制起始中发挥重要功能。Sap1是裂殖酵母pre-RC组装中新发现的复制起始蛋白质。