由德林研究小组在DNA磷硫酰化修饰生物化学研究取得新进展

7月27日,《scientific reports》杂志在线发表了上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室由德林教授研究小组以曹博为第一作者的研究论文“In vitro analysis of phosphorothioate modification of DNA reveals substrate recognition by a multiprotein complex” 。该研究首次在体外再现了DNA磷硫酰化修饰生物反应,并发现磷硫酰化修饰过程中形成了600 kDa的蛋白复合体用于底物识别和催化。

DNA磷硫酰化是硫原子取代DNA骨架非桥联氧原子的一种新型表观遗传学修饰,这种修饰广泛存在于原核生物中。由德林教授研究小组最近阐明其5个修饰基因中dptB基因为负调控基因,在转录水平上调控DNA磷硫酰化修饰基因的表达(Cheng et al, Molecular Microbiology 2015, doi: 10.1111/mmi.13096),但其它4个修饰基因在DNA磷硫酰化修饰过程中的具体功能以及修饰蛋白对DNA底物的识别机制目前尚不清楚。

本研究通过构建沙门氏菌的全细胞裂解液催化体系,在体外再现了DNA磷硫酰化修饰反应。实验结果发现,GAAC/GTTC为修饰反应的保守序列,其两侧序列对修饰没有影响,双链DNA可以在体外被修饰,但单链DNA不能被修饰。研究还发现参与修饰反应的DptC、DptD和DptE 3个蛋白形成了稳定的600 kDa复合体,用于底物识别和催化。该研究首次展示了在体外DNA磷硫酰化修饰中酶是以蛋白复合物的形式实现修饰功能,为进一步深入理解DNA磷硫酰化的生物化学过程奠定了重要基础。

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