用单分子技术研究DNA双链断裂诱导复制过程的动力学和分子机制

Break-induced DNA replication (BIR) is one of the most important pathways of double-strand breaks (DSB) repair. It is critically important in the restarting of stalled and broken replication forks and in maintaining the integrity of eroded telomeres. In spite of intensive studies, the molecular mechanism of BIR remains elusive. In this project, by combining a few cutting-edge single-molecule techniques, e.g., DNA-bow, DNA-curtain, single-molecule FRET and 4-color FRET, we will study the dynamics of the helicase Pif1, the polymers Polδ, and their coordination during BIR. The sub-nanometer spatial resolution of our techniques will enable us to have a deeper understanding of the molecular mechanism of BIR.

DNA双链断裂诱导复制（break-induced replication，BIR）是细胞中DNA损伤修复的一条重要途径。尽管人们为研究此过程付出了很多努力并提出过一些模型，但由于缺少分子尺度上的动态研究，其微观机理一直不清楚。本项目以酵母体系中的Pif1解旋酶和Polδ聚合酶为研究对象，发展多种单分子荧光技术（包括DNA弓、DNA帘、单分子FRET以及多色FRET技术等），在单分子水平，以亚纳米的空间精度，研究BIR过程中Pif1解旋酶的微观解旋机制、Polδ聚合酶的微观聚合机制以及Pif1和Polδ的协同作用机理，全面分析和阐述BIR的分子机制。

DNA损伤修复的是生命体维持基因组稳定的重要过程，与此过程相关的蛋白质机器是以消耗ATP为主要能量来源行使功能，研究该动力学对理解结构与功能关系至关重要。本项目发展和运用多种单分子荧光和操纵技术（包括DNA弓增强单分子FRET、多色FRET技术以及单分子力谱等），在单分子水平，以亚纳米的空间精度，研究DNA损伤修复中涉及的蛋白质机器与DNA相互作用的动力学过程，全面分析和阐述其分子机制。