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DNA双链断裂是细胞最大的损伤类型之一,它会造成互补DNA双链磷酸骨架的同时断裂。双链断裂的形成和修复,对于生物体存活和进化过程非常重要。单链退火是DNA双链断裂修复途径之一,在这个过程中,3端非同源的DNA尾巴的移除是引发新链合成完成修复的关键一步。 酵母源Rad1-Rad10是一个结构特异的核酸内切酶复合物,能够在多种修复途径中切除向外翻出的3端非同源DNA尾巴,引发新链的合成,从而完成修复。最近在酵母中发现一种多功能支架蛋白Saw1,它能够介导特异结构的DNA和蛋白相互作用,帮助修复酶识别并移除损伤的DNA序列。在单链退火过程中,能够帮助Rad1-Rad10核酸内切酶定位到断裂位点,进而切除3端非同源DNA尾巴。本文旨在从生化、结构以及功能方面来研究,Saw1-Rad1-Rad10三元复合物是如何进行组装,以及在单链退火过程中,3端非同源DNA尾巴移除的分子机制。 通过动态光散射以及热迁移分析技术,我们优化了Saw1蛋白表达条件以及纯化方法,改善了其稳定性与均一性。用凝胶迁移阻滞实验检测Saw1与不同结构DNA相互作用的强弱,找到能够与Saw1相互作用的最短片段。通过截短体以及加GS linker,优化到均一性和稳定性较好的Rad1和Rad10蛋白。通过功能分析,改造后的Rad1仍然具有生物学活性,可以有效切割单链成分长于16nt的不同结构DNA。除此之外,Rad1自身形成同源六聚体之后,封闭了与Rad10相互作用位点,但是仍然能够与Saw1相互作用。通过对酶活中心重要氨基酸进行点突变(K865A和D869A),其核酸内切酶活性基本丧失,只保留了与DNA结合的活性,从而得到Rad1与DNA的复合物。 通过负染电镜,得到Rad1三维模型。Rad1呈六重对称,像一个正在抓东西时的手,手心中空,并连有六根弯曲的手指。从三维模型以及功能性实验分析,我们可以推测出Rad1识别并移除DNA节点的分子机制。Rad1含有内切酶活性的C端,相互之间形成一个中空的手掌。含有DEAH结构域的N端一部分形成手指向外伸出,另一部分介导六聚体的形成。向外伸出的手指通过与Saw1相互作用,来识别DNA节点,节点的单链部分与中空的手心结合,构象发生变化,进而ERCC4活性位点可以对DNA进行切割。