生物体DNA损伤响应与修复机制对阐明生物体细胞衰老和疾病发生极为重要。普通生物体对DNA损伤剂敏感，难以作为研究严重DNA损伤响应和修复模型。本项目以耐辐射球菌为模式生物系统研究了DNA损伤响应机制，经过十几年探索，取得如下原创性科学成果。
项目发现了PprI-DdrO介导的DNA损伤响应调控新通路。率先发现一个与极端辐射抗性和超强DNA损伤修复相关的全局性调控因子PprI（Inducer of Pleiotropic Proteins Promoting DNA RepairE），首次提出了DNA损伤响应“开关”基因的概念，PprI作为一种新型蛋白酶，特异性切割新型转录阻遏蛋白DdrO（DNA Damage Response Protein O）。DdrO通过特异性结合含辐射/干燥响应元件“RDRM”位点，抑制基因的转录表达。揭示了PprI-DdrO在细菌历经极端胁迫时的作用关系及其介导的高效DNA损伤响应修复新通路，突破了原有的DNA损伤响应调控的经典SOS途径，提出了PprI-DdrO新通路调控下游基因转录的新机制。
项目揭示了一批与PprI-DdrO新通路相关的重要功能基因及其作用机制。发现了受PprI-DdrO调控的DrRRA、DdrB、RecJ、RNaseJ等重要功能蛋白。由此构建了在细胞响应不同阶段的基因功能网络系统及其共同抵御外界胁迫的作用机制，提出细胞抗氧化防御与DNA损伤修复密切相关的理论。
项目创建了PprI作为调控元件增强微生物和植物多种胁迫抗性的新技术。将基因pprI导入到其他模式微生物和作物中，能显著增强其高盐和高温等胁迫抗性，由此首次创制了pprI 转基因的新型抗逆玉米和油菜等作物，具重要的应用前景。
该成果在国际权威期刊Nuleic Acids Res、eLife、Mol Cell Proteomics等发表SCI收录论文103篇，10篇代表性论文篇均影响因子5.48；10篇代表性论文他引330次，单篇最高他引78次；权威的美国癌症研究所所刊（J Natl Can Inst）以编辑社论（Editorial）全文高度评价了本项目成果“解开了40多年来耐辐射球菌的抗辐射之谜，为理解特殊DNA修复机制迈开了关键的一步”；相关成果论文被F1000推荐阅读；获授权国际和国内发明专利11项，为人类利用极端微生物特有基因资源奠定了重要的理论和应用基础。
生命科学学院
2020年7月17日
