SIVA1調(diào)節(jié)跨損傷DNA合成的分子機制研究.pdf

1、細胞的基因組DNA持續(xù)受到內(nèi)源性因素（如代謝產(chǎn)生的活性氧等）及外源性物質(zhì)（如陽光中的紫外線，化學藥物及電離輻射等）的攻擊，造成不同類型的DNA損傷。這些損傷阻礙了細胞的復制和轉(zhuǎn)錄過程，如果不能得到及時、精確的修復，將導致基因突變、染色體畸變、細胞老化或凋亡。因此，細胞啟用一系列高效的監(jiān)控和修復途徑來檢測、修復不同類型的DNA損傷，從而維持基因組穩(wěn)定性。
　　跨損傷DNA合成(translesion DNA synthesis，TL

2、S)是從酵母到哺乳動物都高度保守的DNA損傷耐受機制，由TLS聚合酶取代高保真的DNA聚合酶，對受損傷的DNA進行復制。DNA受到損傷后往往結(jié)構(gòu)發(fā)生異變，異變的DNA結(jié)構(gòu)阻礙了DNA聚合酶的復制進程，導致復制叉停滯，對處在復制期的細胞產(chǎn)生了巨大的威脅。TLS聚合酶的催化中心更靈活，能適應(yīng)不同類型的異變的DNA模板，取代高保真性的DNA聚合酶重新啟動暫停的復制叉，完成DNA的復制，這對于維持遭受DNA損傷的細胞的存活至關(guān)重要。TLS聚合酶

3、主要由Y家族的DNA聚合酶構(gòu)成，包括Polη、 Polι、Polκ和REV1。研究表明每種TLS聚合酶傾向于復制不同類型的損傷模板，從損傷模板中提取正確的遺傳信息。環(huán)境中廣泛存在的紫外線照射常常導致DNA中相鄰的嘧啶堿基發(fā)生交聯(lián)，形成環(huán)丁烷嘧啶二聚體(Cyclobutane pyrimidine dimers，CPDs)。胸腺嘧啶二聚體(T-T dimer)是最常見的CPDs，Polη能以T-T dimer為模板進行復制，正確地插入A·

4、A堿基。缺失有功能的Polη易患著色性干皮病(XP-V)，XP-V患者的細胞對UV照射非常敏感，患者在青少年時期就容易得皮膚癌。
　　調(diào)節(jié)跨損傷DNA合成途徑的關(guān)鍵事件是PCNA的單泛素化修飾。目前大量的研究表明當細胞遭受DNA損傷或遇到復制壓力時，泛素結(jié)合酶RAD6及泛素連接酶RAD18組成的復合物特異地對底物PCNA的第164位賴氨酸進行單泛素化修飾。單泛素化的PCNA與Y家族的TLS聚合酶親和力升高，主要是通過Y家族聚合酶的

5、PCNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和泛素結(jié)合結(jié)構(gòu)域來實現(xiàn)的。TLS聚合酶取代常規(guī)的復制聚合酶對受損的DNA進行復制，重新啟動停滯的復制叉。
　　目前RAD6-RAD18復合物如何精確地識別PCNA并對其進行單泛素化修飾的分子機制并不清楚。我們利用串聯(lián)親和純化的方法研究PCNA的相互作用蛋白，發(fā)現(xiàn)SIVA1在調(diào)節(jié)PCNA的單泛素化修飾過程中發(fā)揮著重要的功能。我們的實驗結(jié)果表明SIVA1通過PIP box結(jié)構(gòu)域持續(xù)地與PCNA相互作用。細胞敲減SIV

6、A1后，UV損傷誘導的PCNA的單泛素化水平降低，TLS聚合酶Polη的招募明顯減少，細胞對UV損傷的敏感度和突變率升高。我們證明SIVA1與RAD18直接相互作用，作為接頭蛋白幫助RAD18識別PCNA，從而促進RAD18對PCNA的單泛素化修飾，保證細胞能快速地啟動跨損傷DNA合成，高效地對受損傷的DNA進行復制。因此，我們的實驗創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)E3連接酶RAD18識別其底物PCNA需要接頭蛋白SIVA1，為UV損傷誘導的PCNA單泛素