ParB和着丝粒DNA相互作用研究获进展

近期北京生命科学研究所所叶克穷实验室在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）杂志在线发表题为“Crystal structure and centromere binding of the plasmid segregation protein ParB from pCXC100”的论文。该论文通过结构和生化的方法研究了质粒分配蛋白ParB和着丝粒DNA的相互作用。该研究由科技部、北京市政府和国家自然科学基金资助，在北京生命科学研究所完成。本文的第一作者为北京生命科学研究所和武汉大学联合培养的博士研究生黄林，研究员叶克穷博士是本文的通讯作者。此研究还得到研究生朱星，武汉大学的殷平和张翼教授的帮助。所有的细胞需要将遗传物质DNA的稳定分配到子代细胞，这个分配过程在真核生物中非常复杂。对于细菌的一些低拷贝质粒，由着丝粒DNA、马达蛋白ParA以及着丝粒结合蛋白ParB三个成分构成的简单系统就能完成质粒在子代细菌中的分配。ParB和着丝粒DNA结合形成分配复合物，分配复合物进一步和ParA结合。ParA能形成纤维结构，并通过纤维的生长把结合在纤维两端的质粒推向分裂细胞的两级。这个系统提供了一个简单并且易于操作的模型来研究遗传物质的分配。革兰氏阳性菌Leifsonia xyli subsp. Cynodontis的质粒pCXC100包含一个Ib型质粒分配系统。然而一直以来研究人员对于ParB包含的DNA结合结构域尚不清楚，叶克穷实验室通过结构和生化的方法研究了ParB的三维空间结构以及ParB和着丝粒DNA之间的作用方式。研究人员解析了ParB DNA结合结构域的晶体结构，发现它折叠成RHH二聚体结构域，这个结果进一步说明RHH结构域在结合着丝粒过程中的普遍性。研究人员还利用高分辨DNA印迹实验和定量DNA结合实验分析了ParB和着丝粒DNA的相互作用，发现着丝粒区域由九个无间隔的9碱基对正向重复序列组成，ParB和连续重复序列的结合时具有高度的协同性。有意思的是，单独一个ParB二聚体分子和DNA结合时，至少需要一个重复序列以及两边相邻序列共18个碱基对DNA。研究人员分析了ParB识别这18个碱基对中每个序列的特异性。研究结果说明pCXC100 在形成分配复合物时，每个着丝粒重复序列能被相邻的ParB分子同时识别的独特方式。（来源：生物通何嫱）