Cell：颠覆传统认知！刘诗欣等团队揭示了RFC 具有超出其常规夹子加载功能的意外非催化作用

2026-02-02 17:27
来源：100医药网
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环形滑动夹具增殖细胞核抗原（PCNA）使 DNA 聚合酶能够在复制和修复过程中执行连续的 DNA 合成过程。PCNA 在 DNA 上的加载是由 ATP 酶夹具加载器复制因子 C（RFC）催化的。

2026年1月28日，洛克菲勒大学刘诗欣等团队在Cell 在线发表题为A non-catalytic role for RFC in PCNA-mediated processive DNA synthesis的研究论文，该研究通过使用单分子平台来观察 PCNA 和 RFC 在 DNA 上的动态相互作用，意外发现加载后 RFC 会继续与 PCNA 结合，这与传统观点相反。功能上，这种夹具加载器/夹具（CLC）复合物对于聚合酶 ẟ（Polẟ）的连续 DNA 合成是必需的，因为 PCNA-Polẟ 组装本身是不稳定的。

RFC 的这种夹具加载器/夹具（CLC）复合物的结构作用取决于 Rfc1 的 BRCA1 C 末端同源（BRCT）域，并且其 DNA 结合残基的突变会导致在体内对遗传毒性压力的敏感性。该研究还表明，切口内切核酸酶 I（FEN1）也可以稳定 PCNA-Polẟ 的相互作用并介导稳健的合成。总的来说，该研究揭示了，除了其常规的酶学功能外，PCNA 结合蛋白还具有对 DNA 复制和基因组维持至关重要的非催化功能。

在所有生命领域中，基因复制都需要 DNA 滑动连接蛋白与 DNA 聚合酶相结合，以实现连续的 DNA 合成过程。在真核生物中，这一活动由增殖细胞核抗原（PCNA）完成，这是一种三聚体蛋白，能形成一个环绕双链（ds）DNA 的环状复合物。

PCNA 的闭合环结构为其在 DNA 上的加载带来了拓扑方面的挑战，而这一挑战是通过被称为复制因子 C（RFC）的夹钳加载复合体来克服的，RFC 是一种异五聚体的 ATP 酶。

在当前的模型中，RFC 利用其 ATP 酶活性打开 PCNA 环，并将其沉积到具有 3' 缩回末端的引物-模板连接处；在 ATP 水解后，RFC 从 DNA 上释放出来，留下 PCNA 为与 DNA 聚合酶结合进行合成做好准备。然而，也有研究表明，RFC 还能介导 PCNA 加载到有缺口的 DNA 底物上，这表明 RFC - PCNA 的相互作用比之前认为的要更为复杂。

文章模式图（图源自Cell）

除了 RFC 外，PCNA 还与许多其他发挥不同功能的蛋白质相互作用，这些功能涵盖从 DNA 损伤修复到染色质组装以及姐妹染色单体结合等方面。此外，PCNA 的同三聚体结构原则上使其能够同时与三个伙伴结合，从而提出了“工具带”模型。

在这一模型的一种表述中，PCNA 与 DNA 聚合酶δ（Polδ）、滑动酶 I（FEN1）和 DNA 连接酶 I（Lig1）结合，这三种酶参与了滞后链合成过程中Okazaki片段的成熟过程。然而，PCNA 是否同时还是依次与这些蛋白质结合仍存在争议。总的来说，PCNA 如何招募、交换和协调不同的蛋白质及其活动仍不清楚。

该研究利用单分子相关力和荧光显微镜技术来观察 PCNA 和 RFC 在 DNA 上的动态行为。这种方法使我们意外地发现，即使在 PCNA 加载之后，这两种复合物也常常与 DNA 保持紧密结合。PCNA - RFC 组装体与复制机制的持续结合在体外显著促进了连续的 DNA 合成过程。

对用于这种关联的 RFC 中的域进行修改会导致体内基因组的维持能力受损。因此，这项研究揭示了 RFC 具有超出其常规夹子加载功能的意外非催化作用，从而拓展了夹子加载器可能具有的功能范围。

参考消息：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)01478-3