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Origin-dependent DNA replication visualised by Cryo-EM

Description du projet

Visualiser la réplication de l’ADN dépendant de l’origine sur des substrats natifs

Des erreurs dans les mécanismes qui contrôlent la réplication de l’ADN peuvent provoquer une instabilité génomique et conduire au développement de maladies génétiques et de cancers. Des études structurelles se sont concentrées sur les complexes de réplication isolés en utilisant des substrats d’ADN simplifiés pour visualiser le déroulement des brins d’ADN et l’architecture du réplisome. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet DNA-Rep-EM intégrera la microscopie cryoélectronique à particule unique à des approches biochimiques pour obtenir des images des réactions de réplication de l’ADN dépendant de l’origine in vitro sur des substrats d’ADN natif. Les chercheurs établiront des substrats d’ADN courts, contenant des origines, pour le chargement d’une fourche unique de réplication bidirectionnelle et la visualisation d’un grand nombre d’origines liées à des protéines dans un champ de vision unique.

Objectif

Genome duplication is essential for cell proliferation. Errors in the mechanisms that control DNA replication can cause genomic instability and lead to the development of genetic diseases and cancer. In vitro reconstitution of DNA replication with purified yeast proteins has helped uncover important mechanisms of DNA replication. How changes in protein structure regulates function during key events in origin activation and replisome progression, such as melting of the DNA duplex upon CMG helicase assembly, or the mode of binding of Pol alpha during primer synthesis remain unknown. To date, structural studies have focused on imaging artificially isolated replication complexes using simplified DNA substrates to understand DNA unwinding and replisome architecture. To truly understand the mechanisms that control DNA replication, future structural studies must not only visualise isolated complexes, but also reconstituted reactions. To address this issue, I will integrate single-particle cryo electron-microscopy (cryo-EM) with sophisticated biochemical approaches to image origin-dependent DNA replication reactions in vitro on native DNA substrates. To do so, I will establish short origin-containing DNA substrates that permit loading of a single bidirectional replication fork, allowing large numbers of protein bound origins to be visualised within a single field of view. Initially, I will investigate how the structure of duplex DNA changes upon CMG formation during origin activation. Next, I will examine the molecular mechanisms of primer synthesis after origin activation using both cryo-EM and in vitro DNA replication reactions. Finally, I will capture and image synthesising intact replisomes at near atomic resolution. By visualising entire DNA replication reactions instead of isolated replication complexes at high resolution, we will gain a deeper understanding of the molecular mechanisms that permit the eukaryotic replisome to function during genome duplication.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2020

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Coordinateur

THE FRANCIS CRICK INSTITUTE LIMITED
Contribution nette de l'UE
€ 224 933,76
Adresse
1 MIDLAND ROAD
NW1 1AT London
Royaume-Uni
Région
London Inner London — West Camden and City of London
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 224 933,76