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迈克尔米。考克斯

Photo 的 Michael Cox
伊夫林米。默瑟教授生物化学
学士学位,美国特拉华大学
博士,布兰代斯大学
电话:(608)262-1181
电子邮件: 考克斯@biochem.wisc.edu

分子生物学和遗传重组和DNA修复的酶学

细胞复制很少完成了从开始到结束畅通。要复制体进步的障碍比比皆是,在DNA损伤,链断裂,或结合蛋白的形式 - 每个呈现出独特的旁路挑战。专门酶活性的星座护送复制体过去的结合蛋白或转录复合物,用模板链断裂遭遇后重建破碎的叉子,再安装在重建叉活跃复制体,并短暂回归停滞叉,让下游的DNA损伤的修复作用。多与癌症相关的基因组不稳定性的可复制,修复,重组和之间的临界界面追溯到失误。

研究考克斯实验室历来专注于停滞或崩溃复制叉的修复,主要是由双链断裂的重组DNA修复。最近在实验室中发现有偶然导致我们长期赞赏,但充分开发的现实:叉往往不会在模板链病变停止。相反,DNA合成被中止,并重新开始的上游,离开后面病变在复制后间隙。修复发生叉后面。在20世纪60年代首次发现复制后的间隙的产生。然而,在没有其他叉修复途径获取了系统的重视 - 确保部分由于缺乏适当的方法 - 复制后的差距在基因组维持中的作用已要求定期重新发现。我们大多数的工作现在已经重新集中在DNA修复中复制后的空白,而且其带出酶。工作提供了新的酶和新工艺。此外,我们正在制订一项长期的进化实验项目,探索电离辐射性。

目前有两个主题,在这个实验室的工作:

1.主题中的DNA修复复制后的空白。

DNA repair image大多数DNA修复途径是基于这样的事实,即DNA是双链。在一条链的损伤可以通过除去受损链的一部分,并通过使用未损坏的互补链作为模板在间隙填充修复。然而,当病变是单链的间隙,没有互补链来修复对;这样的补体必须通过间隙填充被提供之前修复可以继续进行。在所有生物中,有三个途径间隙填充:(1) 重组缺口修复。在细菌中,重组在间隙通过涉及recfor蛋白和recA的重组酶的途径进行。 (2) 模板切换。这种途径既突出和神秘。它通过监视recA基因无关的重组测定中容易地检测到。 (3) 跨损伤DNA合成(TLS). 即大肠杆菌 有三个TLS DNA聚合酶,II,IV,和v。

探索DNA间隙的更广泛的代谢,我们正在研究以下酶,所有这些都是尽管不同类别的ATP酶:

该RECF蛋白质。 这种ATP酶已被表征为recfor途径用于装载的recA重组到SSB-涂覆单链DNA的一部分。然而,RECF是未知的,以形成具有任何RECO络合物。代替,使得RECR可选地与RECF或RECO络合物。在RECO和RECF复合物不会在细胞共定位。 RECF花很多时间在复制叉。 RECO花费其大部分时间在距叉远端部位。我们正在努力改善RECF的真正功能的了解。

该RARA蛋白。拉拉 基因(RAR =复制相关重组)编码与预测MW一个447个氨基酸的多肽= 49594. RARA是高度保守家族的一部分,与共享大约40%的同一性和56-58%的相似性其 酿酒酵母 (MGS1; MGS =M的aintainance genome s盈利能力)和 智人 (wrnip1; wRNip =WeRN读者的 interacting protein)同系物。 RARA也共享相当大的序列同源性与τ,DNA聚合酶III钳装载机的δ和δ'亚基,放置RARA在夹紧装载机AAA +进化枝。然而,不像其它钳装载机蛋白,RARA用作四聚体,而不是一个五聚体。每个原体由三个结构域组成 - N端ATP结合结构域,相邻的螺旋盖结构域和C末端四价功能域。在任何生物本次活动的丧失导致基因组稳定性的下降。几年前,我的学生抛光机页面,在与吉姆·凯克实验室合作,解决了这个蛋白质的结构,以提供有关这个蛋白家族的第一个结构信息。我们现在正在积极参与确定该蛋白的功能,采用在体内和体外方法。经常发现在复制叉,我们是在确定什么拉拉是在那里做什么很感兴趣。

在RADD蛋白质。RADD 基因(原 yejh)编码的586个氨基酸残基(包括N-末端Met),用66413的预测MW的多肽。以下辐射或化学损伤(128)它已经牵涉DNA修复。所述RADD蛋白的肽序列包括具有超家族2(SF2)解旋酶相关的基序的所有七个,与基序对准井 即大肠杆菌 SF2解旋酶RECG和RecQ解。 RADD也表现出显著同源性的人类XPB(ercc3)。蛋白结合SSB(比RARA-弱更多)并表现出由与SSB相互作用刺激的DNA依赖性ATPase活性。 RADD很可能参与由模板转换在复制叉后面的间隙形成分支DNA中间体,和可能的其他处理的分辨率为好。

在UUP蛋白质。UUP 基因第一吸引兴趣,因为在由引发转座子的切除精确的观测增加 UUP 突变体。该 UUP 基因编码具有的72067.预测MW一个635个氨基酸的蛋白质是在2类中的ABC家族ATP酶(无跨膜结构域)。 uvra蛋白也属于这一类。该UUP蛋白具有通过接头连接,并且随后是C末端结构域中的两个助行A / B结构域。 UUP似乎调节一些其他修复蛋白的功能,特别是蛋白质RECG。

DNA聚合酶诉 DNA聚合酶v是可以在受损的DNA模板复制DNA的一个专门的酶。细菌SOS反应过程中被诱导,DNA聚合酶v促进诱变跨损伤合成(TLS)。 POL的v的活化需要的recA蛋白在几个步骤,和一个的recA单体是活性极化电压酶称为极化电压MUT的亚基。在在NIH南加州和罗杰·伍德盖特的大学,迈伦·古德曼的工作,我们正在慢慢地阐明了这种酶和各种极化电压MUT亚基之间的结构关系的不同寻常的反应周期。

主题2.耐电离辐射的极端水平。

一些细菌,如 耐辐射奇球菌,显示强有力的能力生存暴露于电离辐射(IR)的惊人的水平,有时千比剂量,这将是致命的人倍以上。了解的因素在辐射电阻最重要的,我们已经进行了定向进化实验中,生成的菌株 即大肠杆菌 其表现出高达10,000倍曝光后更大的生存到3000 GY IR的。实验正在进行之中,最终生产目标 即大肠杆菌 与超过的IR抗性水平菌株 抗辐射。在这个项目中,我们广泛地探讨对IR的极端性的分子基础。在参与DNA修复基因突变作出贡献,活性氧,中心代谢,和细胞壁生物合成的补救已经全部被在整个表型有关。该工作涉及广泛使用的基因组,代谢组学的,和蛋白质组学方法。

我们的工作是通过合作大大增强。目前突出的合作者包括在这里的生物分子化学在188bet体育的部门吉姆·凯克(结构生物学和复制重启的酶学),在南加州大学(跨损伤DNA合成)的大学迈伦·古德曼,在NIH / NICHD罗杰·伍德盖特(跨损伤DNA合成),安托面包车oijen,安德鲁鲁宾逊和harshad ghodke在卧龙岗大学,澳大利亚伍伦贡(单分子接近DNA代谢),以及在告Brandeis大学(在细菌DNA代谢的遗传学拉维特)。