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【讲座回顾】高分辨生物电镜结构研究院举办香港科技大学翟元梁副教授学术报告
时间:2025-04-15 09:46 来源:未知 作者:

2025年4月2日上午,香港科技大学生命科学部翟元梁副教授应邀来访南科大,并做客《生物电镜大讲堂》,为学校师生带来了一场题为“From cryo-EM structures to molecular mechanisms of chromatin replication”的学术报告,介绍了其团队在DNA复制起始机制方面的最新研究进展。本次报告由廖茂富讲席教授主持。



在酿酒酵母中,起始识别复合物ORC(Origin Recognition Complex)通过Orc4亚基特有的插入螺旋(Insertion Helix, IH)特异性识别自主复制序列(ARS)中的共识序列(ACS)。结构数据显示,Orc4的Winged Helix结构域中的IH插入至ACS的大沟(major groove),与特定碱基形成稳定的疏水相互作用网络。此外,在B1区域,Orc2和Orc5亚基的碱性氨基酸也分别插入DNA的大沟和小沟(minor groove),参与碱基的识别并引发DNA弯曲。这些共同作用赋予酿酒酵母ORC对复制起点高度的序列特异性。相比之下,人类ORC则通过ORC1亚基的BAH结构域识别染色质修饰标记(如H4K20me2),并借助染色质重塑复合物锚定至开放染色质区域,启动复制。Orc6亚基结构的可塑性也增强了ORC对不同染色质状态的适应能力,维持复制起始的时空精确调控。   

  

依托香港科技大学的冷冻电镜平台,研究团队以2.59 Å分辨率解析了人内源MCM2-7 DH-DNA (Minichromosome Maintenance 2-7, Double Hexamer)复合物的高分辨率冷冻电镜结构,首次捕获其ATP水解依赖的DNA解旋动态过程,揭示了复制起始时空特异性控制的分子机制,并为理解复制障碍与基因组不稳定性之间的联系提供了重要线索。



此外,翟教授还分享了其团队在复制体与FACT复合体(Facilitates Chromatin Transactions)协同调控机制方面的进展。他们从处于DNA复制活跃期的酵母细胞中纯化大量复制体复合物,并首次解析了其与FACT复合体(由Spt16与Pob3组成)协同转移亲本组蛋白的高分辨率结构,捕捉到复制叉处组蛋白回收的关键瞬间。研究发现MCM2与Tof1协同稳定FACT捕获的组蛋白六聚体,并将其精确定位至复制体前方,确保表观遗传信息在复制过程中的准确传递。该成果为复制耦合的染色质重塑机制提供了关键的结构基础。



在讲座尾声,师生们围绕“ORC如何适应不同物种的DNA识别需求”展开热烈讨论。翟教授指出,酵母与人类ORC采用截然不同的复制起始策略,体现了进化过程中调控机制的多样性与复杂性。本次讲座不仅展现了冷冻电镜在解析动态大分子复合物中的技术优势,也加深了听众对DNA复制调控及其在基因组稳定性维护中关键作用的理解。



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