DNA复制对于生物体忠实地从父母细胞向子细胞传递遗传信息至关重要。许多蛋白质组装在亲本DNA上以作为复制机器。
其中，增殖细胞核抗原(PCNA)是关键的复制蛋白。在DNA复制过程中，这种环状结构的分子环绕着染色体，线状结构，DNA分子被包装在其中。就像弦上的环一样，PCNA环与DNA紧密相连。在DNA登陆后，PCNA募集其他蛋白质以有效复制亲本DNA。PCNA与DNA的稳定连接使其成为许多复制机器的重要平台。
然而，这不是故事的结尾。当DNA合成完成时，应从DNA中除去PCNA以确保其完全循环。否则，复制蛋白使基因组DNA不稳定，可能导致基因突变。DNA复制后如何从DNA中清除复制机器?从DNA上卸载的PCNA在DNA复制后从DNA中清除复制机器。尽管PCNA卸载对于维持基因组稳定性至关重要，但仍不清楚PCNA在复制终止期间是如何卸载的。
韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)基础科学研究所(IBS)基因组完整性中心主任Myung Kyungjae，Kim Hajin教授和Kang Sukhyun博士报道了一种新的分子机制。在DNA复制过程中调节PCNA循环。他们发现称为ATAD5-RFC-Like-Complex(ATAD5-RLC)的特定蛋白质复合物是PCNA卸载器。Myung博士的研究小组建立了一个体外重建系统，通过该系统可以监测PCNA的装载和卸载。ATAD5-RLC允许PCNA环作为真正的PCNA卸载器从DNA中移除。
这些发现来自他们以前的研究。已知另一种蛋白质复合物，复制因子-C(RFC)在DNA合成之前打开PCNA环并将其加载到线性DNA分子上。到目前为止，DNA复制领域的科学家认为RFC还可以卸载PCNA，因为RFC的细菌同系物可以同时进行加载和卸载反应。Myung博士的小组建议ATAD5-RLC具有与RFC类似的结构，可以成为PCNA卸载器的候选者。该研究在生物化学上证明了ATAD5-RLC是一种真正的PCNA卸载器。科学家们还透露，ATAD5-RLC也可以卸载修改过的PCNA。PCNA在复制应激时被修饰以处理DNA损伤。这些发现强调了ATAD5-RLC作为PCNA的通用清除剂在DNA复制和修复过程中终止的作用。
科学家们还确定了ATAD5中的关键图案，这些图案使蛋白质复合物成为PCNA卸载器。他们揭示了PCNA装载和卸载过程之间的机械差异。此外，科学家们发现了黑色素瘤患者ATAD5关键基序的点突变。该研究的相应作者之一Sukhyun Kang博士说：“功能性解剖ATAD5并纯化活性ATAD5-RLC至关重要。体外重建系统的建立使我们能够对PCNA卸载进行机械研究。”
该研究提供了对复制DNA的PCNA循环的完整理解。尚不清楚哪种复合物负责DNA复制和修复后PCNA的卸载。科学家表明，两种结构相关的复合物在PCNA-DNA结合中起着不同的作用。RFC加载PCNA以启动DNA合成，ATAD5-RLC卸载PCNA以终止DNA复制/修复。本研究揭示的PCNA加载和卸载之间的机制差异为理解DNA复制提供了概念上的进步。由于PCNA的卸载与染色质组装密切相关，本研究将成为未来研究复制终止与表观遗传信息维持之间关系的基础。
“这是了解复制终止过程的调控机制的一个重大进展。由于复制机器的不受控制的拆卸导致基因组不稳定，可能导致细胞转化，我们的研究将有助于制定癌症治疗策略，”主任Myung解释说。
标签：DNA复制循环
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