2012年11月29日訊 /生物谷BIOON/ -- 對蛋白復(fù)合物調(diào)節(jié)染色體技巧的新見解有望促進(jìn)抗癌藥物的篩選方法。由生物工程教授Sua Myong博士率領(lǐng)的研究小組,，在Structure期刊上發(fā)表了他們的最新研究成果,。
Myong團(tuán)隊(duì)專注于了解能保護(hù)及調(diào)節(jié)端粒的蛋白質(zhì)。端粒是染色體末端的重復(fù)DNA單元片段,，能保護(hù)染色體中重要編碼基因部分的損失或損傷,，就像鞋帶兩頭的小金屬箍，避免末端散開或磨損,。
端粒在細(xì)胞的衰老及死亡中發(fā)揮著重要作用,，細(xì)胞沒分裂一次，就從端粒末端丟失一小段,。因此,，細(xì)胞生物學(xué)家推斷，端粒長度可以決定一個細(xì)胞的壽命,。然而,，腫瘤細(xì)胞有一種辦法可以繞過這一限制：一種被稱為端粒酶的蛋白質(zhì)，在癌細(xì)胞中高度活躍,，端粒酶可以增長端粒的長度,。這使得癌細(xì)胞分裂肆無忌憚地分裂，在組織和系統(tǒng)中橫行,。
癌癥研究人員希望能找出問題所在,，來控制這種無限制的端粒延長。很多抗癌藥物都是直接靶向這些端粒,，使它們能夠抑制端粒酶的活性,。而Myong團(tuán)隊(duì)研究的是調(diào)節(jié)端粒酶活性的蛋白質(zhì)。
利用在伊利諾伊州開發(fā)的一種技術(shù),，現(xiàn)在研究人員能夠?qū)崟r觀察單個分子的相互作用,。Myong團(tuán)隊(duì)確定了2種蛋白POT-1和TTP-1是如何與端粒結(jié)合。POT-1保護(hù)脆弱的端粒末端被其他的調(diào)控蛋白攻擊,。當(dāng)POT-1和TTP-1一一種復(fù)合物工作時,，它們能夠促進(jìn)端粒酶的活性，這是一個很有趣的事件,。
該小組發(fā)現(xiàn),，單獨(dú)的POT-1能在不同的步驟中在端粒DNA序列的特定位點(diǎn)結(jié)合折疊的端粒，以逐步的方式展開端粒,。然而,，讓研究人員感到驚訝的是，POT-1/TTP-1復(fù)合物結(jié)合至端粒,，然后沿著端粒末端來回自由地滑動,。
“我們看到的是，POT-1/TTP-1復(fù)合物是一個移動的蛋白復(fù)合體,，以一種充滿活力的滑動模式,，”Myong說道。“似乎POT-1的靜態(tài)結(jié)合作用完全喪失了,，該蛋白復(fù)合物只是不停地來回滑動,。我們能夠在許多不同端粒DNA尾長中重復(fù)這些數(shù)據(jù)。我們現(xiàn)在了解到的是,，POT-1與端粒之間的接觸在其他伴侶蛋白接近并結(jié)合時發(fā)生了某種方式的改變,。”
接下來，研究人員將添加端粒酶,，來觀察POT-1/TTP-1復(fù)合物的滑動活動如何影響端粒酶的活性,。Myong假設(shè)，復(fù)合物的滑動可能促進(jìn)端粒酶的活性,，通過使端粒末端可被端粒酶接觸,，從而將端粒延長。“我們很高興地發(fā)現(xiàn),，這種滑動模式能夠增強(qiáng)端粒酶的延伸活性,。似乎是通過某種方式咬合酶,，使它可以保持結(jié)合DNA更久。這一過程必然涉及一種直接的相互作用,。”
最終,，理解POT-1/TTP-1復(fù)合物將為藥物開發(fā)商提供一個新的靶點(diǎn)，開發(fā)抗癌藥物,。同時，Myong團(tuán)隊(duì)用于監(jiān)測蛋白復(fù)合物的方法,，有望用于端粒酶靶向性藥物的評價(jià),。
該研究由美國癌癥協(xié)會及人類前沿科學(xué)研究項(xiàng)目資助。（生物谷bioon.com）
編譯自：Proteins That Work at the Ends of DNA Could Provide Cancer Insight
doi:10.1016/j.str.2012.08.018
PMC:
PMID:
POT1-TPP1 Regulates Telomeric Overhang Structural Dynamics
Helen Hwang, Noah Buncher, Patricia L, et al
Highlights：(1)POT1 binds the telomere overhang sequentially one OB fold at a time; (2)POT1 binding exhibits 3′ to 5′ directionality; (3)POT1-TPP1N induces dynamic folding and unfolding of telomeric overhang; (4)POT1-TPP1N slides back and forth on the telomeric overhang Summary:Human telomeres possess a single-stranded DNA (ssDNA) overhang of TTAGGG repeats, which can self-fold into a G-quadruplex structure. POT1 binds specifically to the telomeric overhang and partners with TPP1 to regulate telomere lengthening and capping, although the mechanism remains elusive. Here, we show that POT1 binds stably to folded telomeric G-quadruplex DNA in a sequential manner, one oligonucleotide/oligosaccharide binding fold at a time. POT1 binds from 3′ to 5′, thereby unfolding the G-quadruplex in a stepwise manner. In contrast, the POT1-TPP1 complex induces a continuous folding and unfolding of the G-quadruplex. We demonstrate that POT1-TPP1 slides back and forth on telomeric DNA and also on a mutant telomeric DNA to which POT1 cannot bind alone. The sliding motion is specific to POT1-TPP1, as POT1 and ssDNA binding protein gp32 cannot recapitulate this activity. Our results reveal fundamental molecular steps and dynamics involved in telomere structure regulation.
