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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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生物物理所等發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)通過雙重結(jié)構(gòu)行使毒藥和解藥功能

2024-11-04 生物物理研究所

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語音播報(bào)

11月1日，中國科學(xué)院生物物理研究所葉克窮研究組和北京生命科學(xué)研究所杜立林研究組合作，在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上在線發(fā)表了題為A meiotic driver hijacks an epigenetic reader to disrupt mitosis in noncarrier offspring和Structural duality enables a single protein to act as a toxin-antidote pair for meiotic drive的研究論文。該研究在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)新型殺手基因tdk1，并揭示其蛋白質(zhì)產(chǎn)物控制細(xì)胞生存的分子和結(jié)構(gòu)機(jī)制。

殺手減數(shù)分裂驅(qū)動因子是一類自私的遺傳元件，能夠殺死減數(shù)分裂中不攜帶該基因的配子，從而增加自身傳遞給后代的幾率。該研究在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)tdk1是新型殺手基因。然而，殺手基因通常需要毒藥和解藥兩個(gè)組分來實(shí)現(xiàn)選擇性殺傷，但tdk1只表達(dá)一種蛋白質(zhì)產(chǎn)物。該蛋白質(zhì)通過結(jié)構(gòu)變化可以同時(shí)充當(dāng)毒藥和解藥，從而代表新的機(jī)制。

裂殖酵母主要以單倍體形式進(jìn)行無性繁殖，但在饑餓情況下可以進(jìn)行有性繁殖。在有性繁殖期間，不同性別的單倍體細(xì)胞融合形成雙倍體，進(jìn)而經(jīng)過減數(shù)分裂形成四個(gè)單倍體孢子。在營養(yǎng)生長和減數(shù)分裂期間，Tdk1蛋白質(zhì)形成無毒性的四聚體結(jié)構(gòu)。而在孢子中，Tdk1靠近羧基的區(qū)域會轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘缘牧垠w構(gòu)象，并與乙?；M蛋白閱讀器Bdf1結(jié)合。同時(shí)，毒性Tdk1能夠形成超分子聚合體，在有絲分裂過程中阻止染色體的分離，殺死不攜帶tdk1基因的孢子。而在攜帶tdk1基因的孢子中，萌發(fā)過程中新合成的Tdk1可以拆解這些有毒的超分子聚合體，從而發(fā)揮解毒藥的作用。

該研究發(fā)現(xiàn)了新型自私遺傳元件，并揭示了其單一蛋白質(zhì)產(chǎn)物利用結(jié)構(gòu)雙重性同時(shí)實(shí)現(xiàn)毒藥和解藥功能的分子和結(jié)構(gòu)機(jī)制。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。

論文鏈接：1、2

左側(cè)顯示Tdk1同時(shí)作為毒藥和解藥控制裂殖酵母孢子的有絲分裂；右側(cè)顯示Tdk1毒性和非毒性的結(jié)構(gòu)

11月1日，中國科學(xué)院生物物理研究所葉克窮研究組和北京生命科學(xué)研究所杜立林研究組合作，在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上在線發(fā)表了題為A meiotic driver hijacks an epigenetic reader to disrupt mitosis in noncarrier offspring和Structural duality enables a single protein to act as a toxin-antidote pair for meiotic drive的研究論文。該研究在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)新型殺手基因tdk1，并揭示其蛋白質(zhì)產(chǎn)物控制細(xì)胞生存的分子和結(jié)構(gòu)機(jī)制。殺手減數(shù)分裂驅(qū)動因子是一類自私的遺傳元件，能夠殺死減數(shù)分裂中不攜帶該基因的配子，從而增加自身傳遞給后代的幾率。該研究在裂殖酵母中發(fā)現(xiàn)tdk1是新型殺手基因。然而，殺手基因通常需要毒藥和解藥兩個(gè)組分來實(shí)現(xiàn)選擇性殺傷，但tdk1只表達(dá)一種蛋白質(zhì)產(chǎn)物。該蛋白質(zhì)通過結(jié)構(gòu)變化可以同時(shí)充當(dāng)毒藥和解藥，從而代表新的機(jī)制。裂殖酵母主要以單倍體形式進(jìn)行無性繁殖，但在饑餓情況下可以進(jìn)行有性繁殖。在有性繁殖期間，不同性別的單倍體細(xì)胞融合形成雙倍體，進(jìn)而經(jīng)過減數(shù)分裂形成四個(gè)單倍體孢子。在營養(yǎng)生長和減數(shù)分裂期間，Tdk1蛋白質(zhì)形成無毒性的四聚體結(jié)構(gòu)。而在孢子中，Tdk1靠近羧基的區(qū)域會轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘缘牧垠w構(gòu)象，并與乙?；M蛋白閱讀器Bdf1結(jié)合。同時(shí)，毒性Tdk1能夠形成超分子聚合體，在有絲分裂過程中阻止染色體的分離，殺死不攜帶tdk1基因的孢子。而在攜帶tdk1基因的孢子中，萌發(fā)過程中新合成的Tdk1可以拆解這些有毒的超分子聚合體，從而發(fā)揮解毒藥的作用。該研究發(fā)現(xiàn)了新型自私遺傳元件，并揭示了其單一蛋白質(zhì)產(chǎn)物利用結(jié)構(gòu)雙重性同時(shí)實(shí)現(xiàn)毒藥和解藥功能的分子和結(jié)構(gòu)機(jī)制。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。論文鏈接：1、2左側(cè)顯示Tdk1同時(shí)作為毒藥和解藥控制裂殖酵母孢子的有絲分裂；右側(cè)顯示Tdk1毒性和非毒性的結(jié)構(gòu)

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