8月5日，Cell Research 在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學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復合物的晶體結構，揭示了一種新型的、真菌特異的DNA結合結構域WOPR 識別其DNA特征序列的分子機制，闡明了WOPR結構域與DNA特征序列的識別在白念珠菌Wor1的轉錄激活和白灰形態(tài)轉換調(diào)控中的作用機制。

　　白念珠菌(Candida albicans)是一種重要的人類機會性致病真菌，能進行多種形態(tài)轉換以適應人體內(nèi)環(huán)境，其形態(tài)轉換能力與致病能力直接相關。Wor1是主控白念珠菌白灰形態(tài)轉換的一個關鍵調(diào)控因子，通過結合多個基因啟動子區(qū)域的DNA特征序列，調(diào)控下游基因的轉錄。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結合結構域，稱之為WOPR結構域，在Wor1同源蛋白中高度保守。每個WOPR結構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結合結構域的高級結構，并闡明其結合和識別其DNA特征序列的分子機制具有重要的生物學意義。

　　博士研究生張世成等人解析了高分辨率的WOPR-DNA復合物的晶體結構。結構分析表明，兩個被分隔的保守片段WOPRa和WOPRb并非形成兩個獨立的結構域，而是通過互相盤繞形成一個緊密而完整的WOPR結構域。WOPR結構域代表了一類新型的DNA結合結構域。結構和生化實驗結果證明，WOPR結構域中一段保守的氨基酸序列形成一個獨特的環(huán)形結構（R loop），這段保守的R loop在DNA的識別和結合中發(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別方式與DNA特征序列結合，既通過堿基識別的方式結合于DNA的大溝中，又以形狀識別的方式結合于DNA的小溝中。另外，容差性分析也很好地解釋了Wor1的WOPR結構域能結合于細胞內(nèi)一百多個基因啟動子區(qū)域的兩百多個特異DNA位點的原因。體內(nèi)功能實驗結果證明，Wor1的WOPR結構域與DNA靶位點的結合為其轉錄激活功能所必須，在促進白灰形態(tài)轉換調(diào)控中至關重要。

　　該研究首次證明兩個分開的WOPRa和WOPRb片段形成一個完整的WOPR結構域，代表著一類新的DNA結合結構域，這種結構域為真菌Wor1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)轉換過程和致病過程中起著關鍵的調(diào)控作用，WOPR-DNA復合物結構的解析也將為新型抗真菌藥物的設計提供了新思路。

　　該項工作得到中國科學院、國家自然科學基金委和國家科技部的經(jīng)費支持。

　　一類新型真菌特異的DNA結合結構域識別DNA特征序列的分子機制。A、WOPRa和WOPRb的一級序列分析。B、WOPR-DNA復合物的晶體結構。C、WOPR結構域識別特征DNA的分子機制。