Research

齐志课题组从事单分子生物物理学技术的开发,关注点是DNA复制修复和转录调控过程中蛋白质与核酸的相互作用机理:

1. 发展新的单分子技术,定量测量到单链DNA结合蛋白RPA的动力学行为

真核生物中的单链DNA结合蛋白RPA,可以单链DNA的紧密结合形成RPA-单链DNA复合物,在DNA复制与修复的过程中保护单链DNA不被DNA酶降解并去除单链DNA的二级结构,从而可以维持基因组的稳定性。近年来随着RPA的很多新功能的发现,科学家突然开始感觉到这个在细胞里丰度很高、且在DNA复制,重组和修复都配合其他蛋白行使功能的蛋白,其真正的角色并不简单。由于RPA与单链DNA的结合具有模式多样化、高度动态性等的特征,一般的生物学方法很难捕捉到实时的RPA与单链DNA的结合行为。基于此,课题组选择应用新发展的高时空分辨率的单分子生物物理技术“单链DNA帘幕”作为试验手段。课题组利用RPA在长链DNA的结合会增加单链DNA底物的长度的规律,通过对DNA底物长度的实时分析,可以定量测量到RPA与长单链DNA结合时的动力学行为。

2. 发展新的体外转录单分子方法,证明生物大分子的聚集体激活基因转录的因果性

FET蛋白家族包含三个主要的成员,分别是FUS、EWSR1和TAF15。当染色体易位出现时,它们N端低复杂度结构域与一些转录因子的DNA结合结构域相融合,形成FET融合蛋白。医学界很早就知道,一旦某一种融合蛋白在人体中出现,就会疯狂激活一些下游致癌基因,导致多种恶性肿瘤的发生。从传统的分子生物学出发研究,始终不清楚为什么这些基因可以被激活。课题组利用最新发展的单分子生物物理技术“DNA帘幕(DNA Curtains)”,发现FET融合蛋白可以在致癌基因前特殊的靶标位点上形成聚集体,暨形成目前国际生物学前沿研究的热点“液液相分离现象”。同时申请人团队发现这个聚集体可以招募RNA聚合酶II的C端结构域。在这个结论的启发下,课题组发展了一个新的体外转录单分子方法:课题组把RNA聚合酶II的C端结构域与T7 RNA聚合酶融合表达并体外纯化,当FET融合蛋白在靶标位点处形成聚集体后,连接RNA聚合酶II的C端结构域的T7 RNA聚合酶就可以被同时募到聚集体中。当课题组用带有荧光标记的UTP时,发现了清晰的转录产物RNA,并且发现在多乘靶标位点附近形成的聚集体处的转录活性最高。

齐志课题组宣传片:

https://www.bilibili.com/video/BV1wk4y1m75Q

 

 

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