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程道军研究员课题组在核内复制调控机制研究领域取得重要进展
发布时间: 2020-03-24 09:40:10   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

3月17日,国际学术期刊《Nucleic Acids Research》(核酸研究)在线发表了我校家蚕基因组生物学国家重点实验室暨前沿交叉学科研究院生物学研究中心夏庆友教授团队程道军研究员课题组的最新研究成果“A novel transcriptional cascade is involved in Fzr-mediated endoreplication”(Fzr调控核内复制的新级联途径),该研究揭示了支架蛋白Fzr调控昆虫细胞核内复制(endoreplication)并影响器官大小的新机制。

核内复制是一种特殊的细胞周期,也称核内周期(endocycle),是有丝分裂细胞周期的变异形式,主要发生于动植物特定发育阶段的特殊细胞类群;进入核内复制的细胞持续进行多轮DNA复制,但不发生胞质分裂,从而导致核内染色体多倍化,促进细胞和器官生长;核内复制周期的异常通常会影响器官大小和生理功能,甚至引发疾病。近年来,以昆虫核内复制器官(主要是果蝇唾液腺和卵巢,以及家蚕丝腺)为模式来解析细胞核内复制的调控机制成为研究热点之一。果蝇唾液腺和家蚕丝腺中的研究表明,支架蛋白Fzr的上调表达是细胞由有丝分裂转入核内复制的关键,而且分裂期关键的细胞周期蛋白基因CycB在细胞进入核内复制后没有mRNA转录和蛋白表达,Fzr突变可导致CycB蛋白重新出现。这暗示Fzr抑制了核内复制过程中的CycB表达,但这种抑制作用的分子调控机制尚不清楚。

 

 

 

该研究通过在果蝇唾液腺组织及果蝇和人源细胞系中对果蝇、家蚕和人源Fzr基因的遗传操作分析发现,转录因子Myc是Fzr蛋白的下游信号分子,Fzr组织特异性敲降所导致的DNA复制停滞和细胞生长受阻等异常表型可被Myc过表达回救。结合蛋白质谱测序和染色质免疫共沉淀分析证实,Fzr能与组蛋白H2B发生互作,从而增强Myc基因启动子区H2B的泛素化(H2Bub)水平,促进Myc基因转录。进一步的研究表明,Myc不仅可直接抑制CycB基因的转录,而且对DNA复制过程所必需的微小染色体维持蛋白家族成员MCM6基因的转录具有直接的促进作用。该研究揭示了Fzr-H2Bub-Myc级联途径对细胞核内复制及细胞生长的重要调控作用,不仅有助于理解细胞的增殖和生长调控机制,也可为提高家蚕丝腺细胞中DNA复制及丝蛋白合成的遗传改造提供新思路。

博士后钱文良和博士生李政为论文共同第一作者,程道军研究员和夏庆友教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、双一流学科建设经费的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1093/nar/gkaa158