8月5日，Cell Research 在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳江野研究組和丁建平研究組的合作研究論文：Crystal structure of the WOPR-DNA complex and implications for Wor1 function in white-opaque switching of Candida albicans。研究人員通過解析WOPR-DNA復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，揭示了一種新型的、真菌特異的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域WOPR 識(shí)別其DNA特征序列的分子機(jī)制，闡明了WOPR結(jié)構(gòu)域與DNA特征序列的識(shí)別在白念珠菌Wor1的轉(zhuǎn)錄激活和白灰形態(tài)轉(zhuǎn)換調(diào)控中的作用機(jī)制。

　　白念珠菌(Candida albicans)是一種重要的人類機(jī)會(huì)性致病真菌，能進(jìn)行多種形態(tài)轉(zhuǎn)換以適應(yīng)人體內(nèi)環(huán)境，其形態(tài)轉(zhuǎn)換能力與致病能力直接相關(guān)。Wor1是主控白念珠菌白灰形態(tài)轉(zhuǎn)換的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控因子，通過結(jié)合多個(gè)基因啟動(dòng)子區(qū)域的DNA特征序列，調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄。在已測定基因組序列的真菌中都存在Wor1的同源蛋白，這些Wor1同源蛋白在各自真菌的形態(tài)轉(zhuǎn)換過程或致病過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。Wor1的N端含有一種新型的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，稱之為WOPR結(jié)構(gòu)域，在Wor1同源蛋白中高度保守。每個(gè)WOPR結(jié)構(gòu)域都由兩段保守的片段（WOPRa和WOPRb）組成，通過一段長短不一的非保守區(qū)域相連，因此解析這種新型DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域的高級(jí)結(jié)構(gòu)，并闡明其結(jié)合和識(shí)別其DNA特征序列的分子機(jī)制具有重要的生物學(xué)意義。

　　博士研究生張世成等人解析了高分辨率的WOPR-DNA復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析表明，兩個(gè)被分隔的保守片段WOPRa和WOPRb并非形成兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域，而是通過互相盤繞形成一個(gè)緊密而完整的WOPR結(jié)構(gòu)域。WOPR結(jié)構(gòu)域代表了一類新型的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)和生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，WOPR結(jié)構(gòu)域中一段保守的氨基酸序列形成一個(gè)獨(dú)特的環(huán)形結(jié)構(gòu)（R loop），這段保守的R loop在DNA的識(shí)別和結(jié)合中發(fā)揮非常重要的作用。R loop上的一系列保守氨基酸通過兩種識(shí)別方式與DNA特征序列結(jié)合，既通過堿基識(shí)別的方式結(jié)合于DNA的大溝中，又以形狀識(shí)別的方式結(jié)合于DNA的小溝中。另外，容差性分析也很好地解釋了Wor1的WOPR結(jié)構(gòu)域能結(jié)合于細(xì)胞內(nèi)一百多個(gè)基因啟動(dòng)子區(qū)域的兩百多個(gè)特異DNA位點(diǎn)的原因。體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，Wor1的WOPR結(jié)構(gòu)域與DNA靶位點(diǎn)的結(jié)合為其轉(zhuǎn)錄激活功能所必須，在促進(jìn)白灰形態(tài)轉(zhuǎn)換調(diào)控中至關(guān)重要。

　　該研究首次證明兩個(gè)分開的WOPRa和WOPRb片段形成一個(gè)完整的WOPR結(jié)構(gòu)域，代表著一類新的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，這種結(jié)構(gòu)域?yàn)檎婢鶺or1家族調(diào)控因子所特有。鑒于Wor1及其同源蛋白在多種真菌的形態(tài)轉(zhuǎn)換過程和致病過程中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，WOPR-DNA復(fù)合物結(jié)構(gòu)的解析也將為新型抗真菌藥物的設(shè)計(jì)提供了新思路。

　　該項(xiàng)工作得到中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委和國家科技部的經(jīng)費(fèi)支持。

　　一類新型真菌特異的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域識(shí)別DNA特征序列的分子機(jī)制。A、WOPRa和WOPRb的一級(jí)序列分析。B、WOPR-DNA復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。C、WOPR結(jié)構(gòu)域識(shí)別特征DNA的分子機(jī)制。