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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 生命科學院
  3. 生化科學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/92176
標題: 探討重組酵素 Rad51 與Dmc1 的功能性交互作用
Investigating the Functional Interaction of Rad51 and Dmc1 Recombinases
作者: 高誌遠
Chih-Yuan Kao
指導教授: 冀宏源
Hung-Yuan Chi
關鍵字: 同源重組,減數分裂時的重組反應,Rad51重組酵素,Dmc1重組酵素,輔助因子,相乘作用,
Homologous recombination,meiotic recombination,Rad51,Dmc1,accessory factor,synergistic effect,
出版年 : 2016
學位: 碩士
摘要: 同源重組(homologous recombination)是細胞修復雙股去氧核醣核酸斷裂(DNA double-strand breaks)的重要機制,用以確保基因組的正確性及完整。細胞亦會透過減數分裂時的重組反應(meiotic recombination)使同源染色體能正確的配對與分離;並且產生子代的基因多樣性。為了執行減數分裂時的重組反應,幾乎所有的真核生物都會在減數分裂時表現兩種重組酵素(recombinase): Rad51和Dmc1。過去研究已知若失去Dmc1的功能,將無法正確執行減數分裂時的重組反應。此外,最近的研究則指出,Rad51可能扮演輔助因子(accessory factor)的角色,協助Dmc1有效進行減數分裂時的重組反應。然而Rad51與Dmc1是如何相互作用並完成減數分裂時的重組反應,其詳細機制仍是未知。為了研究這個問題,我們希望可以從兩個面向來探討,其一是了解這兩種重組酵素是如何進行交互作用,其二是探究此交互作用的功能性為何。我們的研究結果發現,在水溶液中Dmc1 與Rad51有直接的蛋白和蛋白的交互作用,但不會與原核生物的重組酵素RecA發生交互作用。我們也利用點突變法以及蛋白質截斷試驗兩種實驗方法,觀察到Rad51與Dmc1之間具有多個交互作用的位點,並且推測可能不是透過 ”球窩關節模型” (ball-and-socket model)的方式產生此彼此的交互作用。根據核酸內切酶保護實驗,我們發現Rad51具有較Dmc1更佳的單股DNA親和能力,因此我們假設Rad51透過與Dmc1發生交互作用,可以幫助Dmc1與DNA結合。然而我們並沒有觀察到在Rad51與Dmc1發生交互作用後,對DNA免於核酸內切酶剪切的相乘(synergistic effect)保護效果。綜合上述我們的研究,顯示Rad51與Dmc1在與DNA結合之前,可能會發生交互作用;我們的研究也提供了未來更多的研究方向,去探討Rad51與Dmc1可能的功能性交互作用。
Meiotic recombination plays essential role in eukaryotes for generating genetic diversity and proper chromosome segregation. For conducting meiotic recombination, most eukaryotes have two recombinases, Rad51 and Dmc1. It has been well documented that meiotic recombination fails in Dmc1-deficient yeast. Moreover, a recent study suggested that Rad51 is an accessory factor of Dmc1 for efficient meiotic recombination. However, the detailed mechanism of how these two proteins cooperating in meiotic recombination remains unclear. To address this question, we wish to (1) determine the interaction mode of Rad51 and Dmc1; and (2) decipher whether the functional interaction is within two recombinases. We made a significant contribution in demonstrating that Dmc1 interacts with Rad51 directly in solution and has no interaction with prokaryotic recombinase, RecA. This result indicates that the physical interaction is conserved in eukaryotes. In addition, combining site-directed mutagenesis and protein truncation approaches, we observed that there are multiple interaction contacts within interaction surface of Rad51 and Dmc1 and hypothesized the interaction might be not through “ball-and-socket” mode. Moreover, in endonuclease protection assay, we demonstrate the higher DNA binding affinity of Rad51 than that of Dmc1 which possibly implies a hypothesis that Rad51 interacts with Dmc1 to help its filament assembly. However, no significant enhancement of Dmc1 filament assembly has been seen in the presence of Rad51. Taken together, our results imply that Rad51 interacts with Dmc1 before binding DNA and provide more directions for functional assays in future.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/92176
DOI: 10.6342/NTU201603365
全文授權: 未授權
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