一蛋白可維持DNA復制叉穩定性

　　《細胞》(Cell)雜志于2012年6月8日發表了北京大學生命科學學院孔道春教授(通訊作者)與英國Sussex大學Antony Carr和Johanne Murray課題組、北京大學生命科學學院紀建國課題組和中國科學院生物物理所孫磊、孫飛課題組合作完成的論文“The Intra-S Phase Checkpoint Targets Dna2 to Prevent Stalled Replication Forks from Reversing”[Cell 149, 1221-1232]。同期還刊發了Mong Sing Lai博士和Marco Foiani博士共同署名的對該成果的評論。該項研究發現了一個新的維持DNA復制叉穩定性的蛋白Dna2，并闡明了S期細胞周期檢驗點和Dna2蛋白維持DNA復制叉穩定性的分子機理。

　　在真核細胞DNA復制過程中，由于染色質的本身結構及內外因子造成的DNA損傷，這些因素會使得DNA復制叉停頓下來。維持停頓的DNA復制叉穩定對于遺傳物質的精確傳遞至關重要。停頓的DNA復制叉如果不能得到穩定，就會引起DNA復制叉倒轉及垮塌，進而導致DNA復制不完全、基因組不穩定，從而引發細胞的死亡或者癌變。

　　早期的一些研究表明，S期細胞周期檢驗點在維持停頓的DNA復制叉穩定性過程中發揮主導作用。S期細胞周期檢驗點的缺失會導致停頓的DNA復制叉倒轉(圖一)，而倒轉的DNA復制叉會導致復制叉垮塌或引起高頻率的染色體DNA重組，最終導致基因組不穩定。但S期細胞周期檢驗點穩定停頓DNA復制叉的作用機理一直未被闡明，是一個長期懸而未決的問題，是細胞周期檢驗點研究的熱點之一。

　　在該篇發表的論文中，胡家志博士等結合生物化學篩選和質譜鑒定的方法得到了一批S期細胞周期檢驗點重要激酶Cds1Chk2的底物，進一步研究發現其中的一個底物Dna2蛋白是維持停頓的DNA復制叉穩定的主要效應蛋白——Dna2蛋白的缺失也會導致 DNA復制叉的倒轉(圖一)。S期細胞周期檢驗點的Cds1激酶可以直接在第220位的絲氨酸上磷酸化Dna2，從而穩定Dna2與停頓的DNA復制叉的結合。Dna2(a flap endonuclease)利用其能切割長片段單鏈DNA的核酸酶活性來切除停頓DNA復制叉中的新生單鏈DNA翹起結構，從而防止復制叉倒轉并維持 DNA復制叉穩定(圖二)。這一新通路的發現直接闡明了S期細胞周期檢驗點是如何穩定停頓的DNA復制叉，并為DNA復制叉穩定性的機理研究提供了新的方向，是該領域的重要突破。