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天津大學生物信息中心取得國際合作新進展
2021-07-09 11:06
天津大學
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  近日,天津大學生物信息中心高峯教授課題組與英國Newcastle University的Heath Murray教授課題組合作,在細菌複製起始區解旋的基本機制研究方面取得新進展。

  在模式生物枯草芽孢桿菌的研究中,Heath Murray教授領導的研究小組發現,位於染色體複製起始點解旋區內的重複性三核苷酸基序(DnaA-trios)是複製起始蛋白DnaA打開DNA雙螺旋所必需的元件(如A圖所示)。該研究組的實驗結果表明,DnaA蛋白首先通過特定序列DnaA盒(DnaA-box)結合雙鏈DNA,然後引導其他的DnaA單體與DnaA-trios結合,形成DnaA細絲,從而促進DNA雙鏈的打開(Richardson et al., Nature, 2016; Richardson et al., EMBO J, 2019)(如B圖所示)。然而,以上對枯草芽孢桿菌複製起始區解旋機制的描述,是否代表了不同細菌物種之間共有的保守性機制成為研究的焦點問題。在Murray教授的邀請下,高峯教授課題組採用生物信息學的方法,尋找不同細菌染色體複製起始點序列中是否存在類似的基本解旋系統(Basal Unwinding System,縮寫BUS)。生物信息學預測結果表明,在整個細菌域的複製起始點中廣泛存在着可能的BUS序列元件(約佔所研究物種的85%)(如C圖所示)。在此基礎上,Murray教授研究組先後測試了不同革蘭氏陽性菌和陰性菌的DnaA同源物在體外解旋相應複製起始區的能力,發現DnaA活性取決於基本解旋系統BUS(包括DnaA-box和DnaA-trios)的存在,表明DNA雙鏈分離的機制很可能是保守的。幽門螺桿菌體內實驗結果同樣表明,基本解旋系統對該菌的生存不可或缺。

生物信息學分析識別出整個細菌域複製起始區內可能的BUS序列元件

  這項工作將極大地促進我們對複製起始區結構和DNA雙鏈解旋機制的基本理解,從而建立細菌DNA複製起始機制的一般性描述。以上研究發表在生物信息學領域頂尖期刊《Nucleic Acid Research》(中科院分區一區Top期刊,最新影響因子16.971)上,論文題目為“Evidence for a chromosome origin unwinding system broadly conserved in bacteria”(論文鏈接//doi.org/10.1093/nar/gkab560)。高峯教授為本文的共同通訊作者,指導理學院博士生董美敬(本文第二作者)完成了論文生物信息學預測算法的設計和實現。

  年初,高峯教授課題組還和美國Wayne State University張任教授合作,以共同通訊作者身份在《Nucleic Acids Research》發表新版本必需基因數據庫DEG 15的論文(論文鏈接 //doi.org/10.1093/nar/gkaa917)。理學院青年教師羅昊博士為論文的第一作者(Luo et al., Nucleic Acid Research, 2021)。DEG數據庫由天津大學生物信息中心維護,2003年起對外提供服務,目前已成為必需基因研究領域必不可少的數據庫,累計SCI引用900餘次。

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