復旦大學徐彥輝課題組解析人源DNA-PK復合物冷凍電鏡結構
生物體的遺傳物質DNA會經常發(fā)生斷裂導致基因組的不穩(wěn)定甚至是細胞變異和生物體的病變。細胞具有完備的DNA損傷修復系統(tǒng)，會及時對這樣的“傷口”進行修復。DNA損傷修復系統(tǒng)的失調將可能導致包括腫瘤和免疫缺陷疾病在內的多種疾病發(fā)生。DNA依賴的蛋白激酶復合物（DNA-PK）在非同源末端連接（NHEJ）發(fā)揮著重要作用，是DNA損傷修復的關鍵蛋白復合物。對DNA-PK復合體的結構研究一直進展緩慢，阻礙了對修復系統(tǒng)工作機制的充分理解。復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院徐彥輝課題組利用冷凍電鏡單顆粒重構方法，解析了6.6埃分辨率的復合物結構，闡明了DNA-PK復合物組裝，活性調控和DNA末端保護的分子機制，該項工作于8月25日在線發(fā)表在《Cell Research》雜志上。
來自我院雙聘教授徐彥輝課題組的研究人員先后解決了復合物樣本制備，冷凍條件優(yōu)化，優(yōu)勢取向和模型搭建等技術難題，成功獲得了DNA-PK復合物的6.6埃分辨率的結構模型。DNA-PK復合物含有四個組分，既催化亞基DNA-PKcs，DNA結合蛋白KU70和KU80，以及DNA，組成為660KDa的全酶復合物。通過結構和生化水平的分析，研究人員發(fā)現KU70/80可以誘導DNA-PKcs發(fā)生構象變化，使得酶活性區(qū)域的“口袋”張開，極大增強其激酶活性。KU80與DNA-PKcs通過形成一個類似“門栓”的結構保護DNA末端，使其不能夠被其他蛋白酶降解。這項研究工作對DNA-PK的結構和功能研究有重要的推動作用，為后續(xù)深入研究DNA損傷修復機制奠定了基礎。
該項工作是復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院徐彥輝課題組與清華大學王佳偉課題組合作完成，博士生陰曉彤和劉夢杰為共同第一作者。徐彥輝為通訊作者，現為復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院研究員，復旦大學生物醫(yī)學研究院雙聘教授。該項工作得到了科技部重點研發(fā)計劃（2016YFA0500700），中科院先導專項（XDB08000000），國家自然科學基金（U1432242, 31425008，91419301）的支持。尤其要感謝國家蛋白質設施（上海），中科院生物物理所和清華大學三家單位的電鏡平臺的支持。
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