賈蘭蘭 王依依 華躍進(jìn) 徐 虹

(浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和浙江省核農(nóng)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310029)

瓣?duì)詈怂醿?nèi)切酶(flap endonuclease 1，F(xiàn)EN1)是一種結(jié)構(gòu)特異性5′核酸酶，在人類(lèi)、嚙齒類(lèi)、兩棲類(lèi)、酵母、植物和古細(xì)菌中均保守存在，其主要分布于細(xì)胞核和線(xiàn)粒體[1]，能夠識(shí)別特定的核酸分叉結(jié)構(gòu)，并切除含游離5′末端的單鏈核酸，因而得名。 除了5′-3′ flap核酸內(nèi)切酶(FEN)活性[2]，F(xiàn)EN1 蛋白還具備一定的缺口核酸內(nèi)切酶(gap endonuclease，GEN)活性[3]和核酸外切酶(exonuclease，EXO)活性[4]。 研究發(fā)現(xiàn)，酵母中FEN1 同源基因Rad27 突變體表現(xiàn)出自發(fā)突變率升高的增變表型[5]，并且突變體的質(zhì)粒及微衛(wèi)星序列表現(xiàn)出不穩(wěn)定現(xiàn)象[6]，Rad27 在線(xiàn)粒體誘變、雙鏈斷裂修復(fù)[7]、同源重組修復(fù)[8]、岡崎片段成熟[9]、線(xiàn)粒體DNA完整性維持[10]等過(guò)程中發(fā)揮重要作用；線(xiàn)蟲(chóng)中FEN1同源基因CRN-1 與CPS-6(Endo G)共同介導(dǎo)凋亡過(guò)程中DNA 的降解[3]；擬南芥中，F(xiàn)EN1 能夠維持基因組穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄基因沉默[11]。 FEN1 廣泛參與細(xì)胞內(nèi)的各種DNA 代謝途徑，如岡崎片段成熟、長(zhǎng)片段堿基切除修復(fù)、細(xì)胞凋亡DNA 片段化、端粒穩(wěn)定性維持、停滯復(fù)制叉重啟等[12-14]，在正常啟動(dòng)DNA 復(fù)制、重組與修復(fù)[15-17]，以及維持基因組的穩(wěn)定性[18]等過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。 因此，F(xiàn)EN1 是細(xì)胞維持遺傳穩(wěn)定性的重要基因之一，對(duì)FEN1 蛋白功能調(diào)控的研究具有重要的意義。

當(dāng)生物體內(nèi)編碼FEN1 的基因出現(xiàn)異常時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致FEN1 在體內(nèi)不正常地增多、減少或出現(xiàn)功能異常，從而引起基因組的不穩(wěn)定，進(jìn)而增加自身免疫疾病[19]、慢性炎癥或腫瘤[20]的發(fā)生幾率，嚴(yán)重危害機(jī)體健康。 研究表明，F(xiàn)EN1 在包括前列腺癌[21]、胰腺癌[22]、肺癌[23]、胃癌[24]、乳腺癌[25]、卵巢癌[26]、食管癌[27]、狼瘡性腎炎[28]等疾病中均表達(dá)異常，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生率增高或加快腫瘤的發(fā)展進(jìn)程[29]，已成為一種潛在的腫瘤標(biāo)志物[6]。 因此，F(xiàn)EN1 的活性和定位必須受到極為嚴(yán)格的控制。

目前已知FEN1 細(xì)胞內(nèi)存在3 種主要的功能調(diào)節(jié)方式:1)細(xì)胞的區(qū)室化:在正常狀態(tài)下，F(xiàn)EN1 C 端的核定位信號(hào)基序會(huì)使其主要定位于細(xì)胞核，并高度濃縮在核仁區(qū)[30]，但當(dāng)細(xì)胞遭受紫外(UV)處理之后，核仁中的FEN1 會(huì)被磷酸化，并轉(zhuǎn)移至核質(zhì)中，通過(guò)其定位調(diào)節(jié)FEN1 的活性與功能。 2)蛋白質(zhì)的相互作用:目前已鑒定出來(lái)自各種DNA 代謝途徑的超過(guò)34 種蛋白質(zhì)與FEN1 相互作用，如在DNA 復(fù)制的過(guò)程中，F(xiàn)EN1 被有效地招募到增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen，PCNA)上，發(fā)揮切割RNA 引物的功能。 對(duì)于長(zhǎng)片段RNA 引物，F(xiàn)EN1 可以與DNA2 一起完成切割[31]。 在DNA 修復(fù)中，F(xiàn)EN1 能夠激活長(zhǎng)片段堿基切除修復(fù)(long-patch base excision repair，LPBER)中相關(guān)蛋白(如Polβ)酶活性，與PCNA 形成復(fù)合體發(fā)揮核心作用[32-33]。 此外，F(xiàn)EN1 的核酸酶活性及相互作用的Werner 綜合征蛋白(Werner syndrome protein， WRN)是端粒穩(wěn)定性所必需的[34]，對(duì)維持基因組穩(wěn)定性至關(guān)重要。 在細(xì)胞凋亡中，F(xiàn)EN1 與凋亡相關(guān)蛋白Endo G 的相互作用極大地增強(qiáng)了GEN 和EXO 活性，這對(duì)處理凋亡DNA 片段化十分重要[4]。3)翻譯后修飾(post-translational modification，PTM):FEN1 可被PRMT5 甲基化(methylation)[35]，被Cdk-Cyclin 激酶復(fù)合物磷酸化(phosphorylation)[36]，被p300 乙?；鞍l(fā)生類(lèi)泛素化(SUMOylation)[37-38]和泛素化修飾(ubiquitylation)等。

近年來(lái)，蛋白質(zhì)翻譯后修飾研究的興起為生物體內(nèi)FEN1 功能的精細(xì)調(diào)控機(jī)制研究提供了新的思路和方向。 它們?cè)谡{(diào)節(jié)FEN1 的細(xì)胞定位、特定底物酶切活性、穩(wěn)定性以及蛋白質(zhì)相互作用等過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。 本文對(duì)FEN1 翻譯后修飾的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)和分析，以期為后續(xù)研究提供參考。

1 FEN1 的翻譯后修飾

1.1 磷酸化

Henneke 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞S 期后期，細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶Cdk1-Cyclin A 或Cdk2-Cyclin E復(fù)合體可以將FEN1 的絲氨酸殘基(Ser187)磷酸化，該磷酸化會(huì)隨著細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)逐漸增加。 體外活性分析發(fā)現(xiàn)，磷酸化后的FEN1 蛋白的GEN 和EXO 活性均降低，并消除了與PCNA 的結(jié)合，但其與DNA 的結(jié)合不受影響。 此外，F(xiàn)EN1 突變體S187A 細(xì)胞株表現(xiàn)出細(xì)胞周期S 期積累，表明通過(guò)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的FEN1磷酸化對(duì)于復(fù)制叉的調(diào)節(jié)十分重要。 Guo 等[30]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)EN1 在HeLa 細(xì)胞的核仁中富集，而當(dāng)細(xì)胞受到UV處理后，F(xiàn)EN1 會(huì)遷移到核質(zhì)中并參與DNA 上的UV交聯(lián)解析，在修復(fù)停滯的DNA 復(fù)制叉中發(fā)揮作用。 該過(guò)程的響應(yīng)依賴(lài)于FEN1 的磷酸化修飾，磷酸化的FEN1 會(huì)協(xié)助其從核仁轉(zhuǎn)移以參與響應(yīng)UV 照射的DNA 損傷修復(fù)。 最新研究結(jié)果還揭示了FEN1 磷酸化在抵抗氧誘導(dǎo)的DNA 損傷和維持適當(dāng)?shù)募?xì)胞周期中發(fā)揮重要作用，并調(diào)節(jié)胎兒到新生兒過(guò)渡期間的心臟發(fā)育[39]。

1.2 甲基化

Singh 等[25]發(fā)現(xiàn)FEN1 在多種癌癥中顯著上調(diào)，且FEN1 的異常表達(dá)與腫瘤細(xì)胞中FEN1 啟動(dòng)子內(nèi)的CpG 島的低甲基化有關(guān)。 隨后，Guo 等[35]鑒定了FEN1 的甲基化修飾位點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(protein arginine N-methyltransferase 5，PRMT5)能以S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine，SAM)作為甲基供體對(duì)FEN1 的精氨酸殘基(arginine，Arg192)進(jìn)行甲基化修飾。 且FEN1 的R192 位點(diǎn)甲基化會(huì)抑制FEN1 的S187 位點(diǎn)磷酸化從而確保其與PCNA 緊密結(jié)合，在DNA 復(fù)制的過(guò)程中共同發(fā)揮作用。 研究表明，賴(lài)氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶SET7 可以在體內(nèi)以細(xì)胞周期依賴(lài)性方式使FEN1 的賴(lài)氨酸殘基(Lys377)進(jìn)行單甲基化修飾[40]，K377me1 在S 期以SET7 依賴(lài)性方式上調(diào)，當(dāng)離開(kāi)S 期時(shí)又降低，且這一修飾對(duì)其活性沒(méi)有任何影響，也未影響與重要伴侶(如BLM、PCNA 和DNA2)的相互作用。 早期研究已證明FEN1 的Lys377能夠被組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶p300 乙酰化，以響應(yīng)UV 損傷[41]。 但FEN1 K377me1 對(duì)紫外線(xiàn)損傷沒(méi)有調(diào)節(jié)作用，也未響應(yīng)甲基甲磺酸鹽(mitomycin，MMS)的DNA損傷處理， 但其突變體 K377R 對(duì)羥基脲(hydroxycarbamide，HU)藥物更加敏感，這表明FEN1 K377me1 位點(diǎn)在細(xì)胞對(duì)復(fù)制應(yīng)激反應(yīng)中至關(guān)重要。

1.3 類(lèi)泛素化

在細(xì)胞內(nèi)，F(xiàn)EN1 的核酸酶活性和蛋白互作需要被嚴(yán)格調(diào)節(jié)，與此同時(shí)，F(xiàn)EN1 蛋白的胞內(nèi)濃度也需要被嚴(yán)格控制，而這一調(diào)節(jié)過(guò)程又是高度依賴(lài)于細(xì)胞周期進(jìn)行的。 在S 期結(jié)束，當(dāng)FEN1 完成DNA 復(fù)制后，F(xiàn)EN1 的去向可能對(duì)細(xì)胞的生存至關(guān)重要。 研究者提出了兩種可能的假設(shè)[42]:其一，F(xiàn)EN1 在完成復(fù)制的復(fù)雜過(guò)程后，再次被修飾利用；其二，F(xiàn)EN1 在完成復(fù)雜的功能后，被降解清除，以免過(guò)度積累造成對(duì)細(xì)胞的損傷，這也是大多數(shù)蛋白質(zhì)的命運(yùn)。 正因如此，F(xiàn)EN1 的類(lèi)泛素(small ubiquitin-like modifier，SUMO)化和泛素化被發(fā)現(xiàn)并研究。

大量研究表明，類(lèi)泛素(SUMO)化在蛋白質(zhì)的降解中發(fā)揮著重要作用[43-44]。 哺乳動(dòng)物有4 個(gè)SUMO的旁系同源體:SUMO1、SUMO2/SUMO3 和SUMO4。SUMO 主要存在于細(xì)胞核中，其中，SUMO1 在核內(nèi)廣泛存在，主要修飾生理狀態(tài)下的蛋白質(zhì)，而SUMO2/3主要分布于核質(zhì)，在應(yīng)激蛋白的修飾中發(fā)揮作用，SUMO4 是新近發(fā)現(xiàn)的一種SUMO 分子[40]，且只在腎臟、淋巴和脾臟中表達(dá)[45]。 近期，浙江大學(xué)華躍進(jìn)課題組研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)胞面臨UV 脅迫時(shí)，F(xiàn)EN1 會(huì)發(fā)生I型SUMO 化修飾[46]，而且FEN1 蛋白的磷酸化作用能夠促進(jìn)FEN1 的I 型SUMO 化修飾，進(jìn)而影響FEN1 與9-1-1 復(fù)合體的結(jié)合，參與細(xì)胞的損傷修復(fù)進(jìn)程。 而FEN 1 的SUMO3 修飾則是其降解途徑的一個(gè)重要步驟，F(xiàn)EN1 在體外或細(xì)胞內(nèi)均可以發(fā)生SUMO3 修飾。質(zhì)譜法鑒定出FEN1 的主要SUMO3 修飾位點(diǎn)位于賴(lài)氨酸殘基(Lys168)。 FEN1 的突變體蛋白K168R 在體外或者細(xì)胞內(nèi)均不再被SUMO3 修飾，且這一SUMO3修飾依賴(lài)于磷酸化修飾，如果FEN1 被磷酸化，則該蛋白的SUMO 化的效率會(huì)顯著增加[37]。 早期研究表明，SUMO4 修飾可能會(huì)增加I 型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)[45]，但在FEN1 中的功能還有待進(jìn)一步研究。

1.4 泛素化

盡管SUMO 化修飾與泛素化修飾采用相似的修飾途徑，且修飾過(guò)程中均有3 種酶(激活酶E1、結(jié)合酶E2 和連接酶E3)發(fā)揮作用，但修飾過(guò)程中的酶和發(fā)揮的功能卻完全不同。 研究表明，F(xiàn)EN1 的賴(lài)氨酸殘基(Lys354)會(huì)被UBE1/UBE2M/PRP19 復(fù)合物泛素化，而該過(guò)程依賴(lài)于FEN1 本身的3 型SUMO 化[37]。 被泛素化修飾后的FEN1 可以被蛋白酶體的識(shí)別，并通過(guò)泛素化酶蛋白酶體進(jìn)行降解，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)FEN1的蛋白濃度，維持基因組的穩(wěn)定。

1.5 乙酰化

Hasan 等[41]發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄共激活因子p300 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶可以將FEN1 的4 個(gè)賴(lài)氨酸殘基(Lys354、Lys375、Lys377 和Lys380)乙?；?在該過(guò)程中，p300的HAT 結(jié)構(gòu)域發(fā)揮著主要的作用，所有鑒定的乙?；?lài)氨酸殘基都位于C 末端，前期研究已證明FEN1 的C 末端對(duì)DNA 結(jié)合很重要[47]，而且FEN1 的C 末端尾部?jī)?nèi)的大多數(shù)賴(lài)氨酸在真核生物中是保守的，說(shuō)明這4 個(gè)殘基的乙酰化可能是高等真核生物中進(jìn)化上保守的調(diào)節(jié)機(jī)制[48]。 研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)EN1 的乙酰化顯著降低了FEN1 的DNA 結(jié)合能力和核酸酶活性，抑制了FEN1 與9-1-1 復(fù)合物(Rad9/Rad1/Hus1 細(xì)胞周期檢查點(diǎn)復(fù)合物)的相互作用[49]，但與PCNA 的結(jié)合能力不受影響[50]。

Wang 等[51]在進(jìn)行乙?；x組學(xué)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)了FEN1 三個(gè)乙酰化位點(diǎn)(Lys80、Lys267、Lys375)，但其中有兩個(gè)位點(diǎn)(Lys80 和Lys267)在前期的體外試驗(yàn)中未被發(fā)現(xiàn)，這些新位點(diǎn)的功能也尚不清楚。 華躍進(jìn)課題組[52]近期研究也鑒定到了FEN1 的新乙?；揎椢稽c(diǎn)(Lys125、Lys252、Lys254 和Lys314)，結(jié)果顯示，這些位點(diǎn)的突變會(huì)影響該蛋白質(zhì)的DNA 酶切活性和DNA 底物結(jié)合活性。 突變株K125A 和K252/K254A的乙酰化水平明顯降低，表明這些位點(diǎn)是FEN1 乙?；揎椀年P(guān)鍵位點(diǎn)。 此外，細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡率的研究結(jié)果顯示，K252A 和K252/K254A 突變株的G1期比例顯著增加，K252/K254A 突變細(xì)胞對(duì)UV 誘導(dǎo)的DNA 損傷更敏感，凋亡細(xì)胞百分比顯著增加[52]，說(shuō)明這些位點(diǎn)的乙酰化修飾在維持細(xì)胞正常生理狀態(tài)和基因組穩(wěn)定性中都發(fā)揮著一定的作用，但具體的作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

1.6 琥珀?；?/h3>

Weinert 等[53]對(duì)大腸桿菌(E. coli)、酵母(yeast)和人類(lèi)宮頸癌細(xì)胞(HeLa cell)中的蛋白質(zhì)賴(lài)氨酸乙?；顽牾；揎椊M學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)FEN1 存在(Lys200 和Lys354)琥珀?；揎?，序列分別為HLTASEAK(su)K 和VTGSLSSAK(su)R，且這兩個(gè)位點(diǎn)和該蛋白質(zhì)鑒定到的乙?；揎椢稽c(diǎn)是重疊的。 華躍進(jìn)課題組[54]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，F(xiàn)EN1 突變體K200E 的核酸內(nèi)切酶切割底物效率較FEN1 野生型(WT)降低約38%(表1)，表明這一位點(diǎn)琥珀酰化與酶活性的相關(guān)性。 但目前有關(guān)FEN1 琥珀酰化的研究較少，關(guān)于這一位點(diǎn)琥珀酰化的功能也有待進(jìn)一步研究。

2 FEN1 翻譯后修飾的程序性調(diào)控

2.1 磷酸化和甲基化的關(guān)系

研究表明，F(xiàn)EN1 甲基化和磷酸化修飾會(huì)隨著細(xì)胞周期的進(jìn)程發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。 在DNA 復(fù)制S 期早期，F(xiàn)EN1 R192 的甲基化抑制了FEN1 S187 的磷酸化，使FEN1 替代聚合酶(Polδ 或Polβ)并與PCNA 發(fā)生相互作用，完成RNA 引物的切割，形成成熟的岡崎片段。非甲基化的FEN1 被Cdk/Cyclin E 復(fù)合物磷酸化，迫使FEN1 與PCNA 和DNA 底物解離，繼而讓連接酶LigⅠ取代FEN1 的位置完成對(duì)缺口的連接。 FEN1 的甲基化抑制其磷酸化，F(xiàn)EN1 的甲基化形式(而不是磷酸化形式)，與增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)強(qiáng)烈相互作用，確保其反應(yīng)“開(kāi)啟”和“關(guān)閉”時(shí)間。 一旦破壞FEN1 精氨酸甲基化，其與PCNA 蛋白的相互作用也會(huì)不穩(wěn)定，進(jìn)而影響其定位到DNA 復(fù)制或修復(fù)位點(diǎn)。這兩種修飾平衡的紊亂，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)岡崎片段成熟的缺陷，細(xì)胞周期進(jìn)展的延遲，DNA 損傷的累積和全基因組突變頻率的升高。

2.2 磷酸化和泛素化的關(guān)系

FEN1 的泛素化是一種常見(jiàn)的PTM，通過(guò)將泛素分子結(jié)合到靶蛋白上，促進(jìn)靶蛋白被蛋白酶體識(shí)別，誘導(dǎo)其降解。 而SUMO 化是一種不同的PTM，不介導(dǎo)靶蛋白的蛋白酶體降解，而是能夠可逆性的修飾靶蛋白，進(jìn)而參與其定位及功能調(diào)控[42]。 FEN1 的類(lèi)泛素化和泛素化共同在FEN1 的降解中發(fā)揮作用。 首先，F(xiàn)EN1的磷酸化會(huì)促進(jìn)其發(fā)生類(lèi)泛素化，F(xiàn)EN1 的類(lèi)泛素化修飾誘導(dǎo)FEN1 的泛素化修飾，使得泛素化修飾的FEN1 在蛋白酶體的介導(dǎo)下降解。 FEN1 的SUMO 化在FEN1 蛋白的降解過(guò)程中起著類(lèi)似于信號(hào)的作用，誘導(dǎo)其繼續(xù)發(fā)生泛素化修飾，繼而準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)FEN1 的活性和表達(dá)量[42]。

2.3 乙?；顽牾；年P(guān)系

FEN1 的乙?；顽牾；揎椌l(fā)生于賴(lài)氨酸殘基上。 賴(lài)氨酸乙?；徽J(rèn)為是在細(xì)胞生理學(xué)和病理學(xué)等方面的重要調(diào)節(jié)機(jī)制；賴(lài)氨酸琥珀?；且环N新發(fā)現(xiàn)的類(lèi)似于賴(lài)氨酸乙?；姆g后修飾類(lèi)型，在各種生物體中廣泛存在。 由于賴(lài)氨酸琥珀?；纫阴；慕Y(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，這種修飾便可能誘導(dǎo)FEN1 的化學(xué)性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生更大的變化[55]。 賴(lài)氨酸乙?；顽牾；堑鞍踪|(zhì)?；闹饕?lèi)型，在許多細(xì)胞過(guò)程中都是重要的，包括基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞代謝、DNA 損傷響應(yīng)等。 FEN1 琥珀?；鸵阴；揎検莿?dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的，在不同細(xì)胞和組織中存在修飾位點(diǎn)差異。此外，賴(lài)氨酸乙?；唾?lài)氨酸琥珀?；男揎椢稽c(diǎn)的重疊暗示這兩種修飾之間可能存在著某種互補(bǔ)或者拮抗作用。 然而，F(xiàn)EN1 蛋白的這兩種修飾在細(xì)胞中的具體生物學(xué)功能和調(diào)節(jié)方式仍有待進(jìn)一步挖掘。

近十幾年，F(xiàn)EN1 蛋白翻譯后修飾的研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)存在著多種翻譯后修飾類(lèi)型。 這些修飾或相互協(xié)作，或相互拮抗，影響著FEN1 的細(xì)胞定位、酶切活性、蛋白互作及蛋白質(zhì)本身的穩(wěn)定性。 在細(xì)胞周期S 期早期，F(xiàn)EN1 發(fā)生甲基化修飾，甲基化的FEN1 取代Polδ 與PCNA 密切結(jié)合，在分枝結(jié)構(gòu)處進(jìn)行切割。 當(dāng)FEN1 被去甲基化后，繼而會(huì)發(fā)生磷酸化修飾，迫使FEN1 從PCNA 和DNA 底物的復(fù)合體上解離，繼而連接酶LigⅠ取代FEN1 的位置完成對(duì)缺口的連接[29]。 磷酸化的FEN1 在細(xì)胞內(nèi)存在兩種去向[56]，第一種是細(xì)胞處于正常生長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，在S 末期從復(fù)制復(fù)合物上脫落下來(lái)，作為FEN1 的降解起始步驟，促進(jìn)FEN1 的2/3 型SUMO 化，繼而誘導(dǎo)泛素化蛋白酶降解體降解；第二種是當(dāng)細(xì)胞在復(fù)制過(guò)程中遇到了一定的外界脅迫，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)了大量的DNA 損傷，此時(shí)，磷酸化的FEN1 則會(huì)被1 型SUMO 化，從而更易于被9-1-1 復(fù)合體招募到損傷的DNA 位點(diǎn)，進(jìn)行修復(fù)(圖1)。 這些修飾過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，高度協(xié)調(diào)，一旦其中某種修飾無(wú)法正常產(chǎn)生，則會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期的紊亂，錯(cuò)誤DNA 的積累，甚至還會(huì)造成染色體的異常分離，進(jìn)而影響細(xì)胞的基因組穩(wěn)定性。 此外，F(xiàn)EN1 的乙酰化修飾和Ⅰ型SUMO 化、磷酸化一樣，也會(huì)在UV 等DNA損傷劑處理下有所提升[41]，然而其在DNA 損傷響應(yīng)和修復(fù)中的生物學(xué)意義尚未知。 這三種修飾(乙?；?、磷酸化、SUMO 化)之間是否有一定的聯(lián)系仍不清楚。

3 總結(jié)與展望

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，研究者們已鑒定出的蛋白質(zhì)的翻譯后修飾種類(lèi)已經(jīng)超過(guò)400 種。 幾乎所有的蛋白質(zhì)均可發(fā)生PTM，且同一種蛋白質(zhì)還可能同時(shí)發(fā)生多種PTM，共同有序地調(diào)節(jié)著細(xì)胞的生命活動(dòng)。 PTM 的發(fā)生會(huì)改變蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能，每一個(gè)小的PTM 可能顯著改變蛋白質(zhì)的活性與功能，而多種PTM的共同發(fā)生，又將產(chǎn)生極其復(fù)雜的變化。 植物中，琥珀?；瘯?huì)改變蛋白的溶解性等性質(zhì)，在重金屬、高鹽高溫、輻照等脅迫條件下，農(nóng)作物的DNA 的甲基化會(huì)產(chǎn)生顯著差異，嚴(yán)重威脅到農(nóng)作物生長(zhǎng)[57-58]。 總之，同一種蛋白質(zhì)，即使只發(fā)生一種PTM，也可能賦予不同的功能；發(fā)生在不同氨基酸上的同一種修飾也將產(chǎn)生不同的功能狀態(tài)；不同種修飾的功能及參與不同生物過(guò)程就更加復(fù)雜。 PTM 種類(lèi)的復(fù)雜性及其對(duì)蛋白質(zhì)功能調(diào)控的多樣性共同決定了這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。

圖1 FEN1 在細(xì)胞周期中程序性翻譯后修飾的研究模型[29，31]Fig.1 FEN1 model for post-translational posttranslational modification in cell cycle[29，31]

近十幾年來(lái)，有關(guān)FEN1 翻譯后修飾的研究也已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。 研究者建立了FEN1 翻譯后修飾的周期依賴(lài)程序性修飾模型，并勾勒出主要的框架，但針對(duì)整個(gè)翻譯后修飾組學(xué)來(lái)講，這些研究?jī)H是冰山一角。 如，早期研究已經(jīng)證明FEN1 C 末端的幾個(gè)氨基酸殘基(K354、K375、K377 和K380)能夠被組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶p300 乙?；皂憫?yīng)UV 損傷[41]。 同時(shí)，這些乙酰化修飾位點(diǎn)還存在著其他的修飾類(lèi)型，如K354 還可以發(fā)生琥珀酰化， K377 位點(diǎn)還能被甲基化等。 但這些位點(diǎn)發(fā)生不同類(lèi)型修飾的具體生理狀態(tài)和所需條件，以及不同修飾后FEN1 蛋白的具體生物學(xué)功能仍需進(jìn)一步深入研究。

由于FEN1 在不同物種中的高度保守性，使得這些基礎(chǔ)研究有較高的借鑒性。 因此，如何通過(guò)調(diào)控FEN1 蛋白的功能或表達(dá)量來(lái)維持基因組的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高物種的抗逆性，是未來(lái)研究的一個(gè)重要方向，該方向，包括FEN1 蛋白的翻譯后修飾改變與物種特性變化的相關(guān)性關(guān)系，以及FEN1 蛋白的乙?；顽牾；谥参锎x中的作用等。

在FEN1 蛋白自身復(fù)雜的翻譯后修飾調(diào)控的同時(shí)，F(xiàn)EN1 的互作蛋白的修飾也可能存在著變化。 因此，要明確這一過(guò)程的生物學(xué)意義，僅局限于FEN1 蛋白的修飾顯然不夠。 例如，p300 除了能使FEN1 乙?；?，還能使DNA2 乙?；?；乙?；腄NA2 能以更高的親和力結(jié)合其DNA 底物，并刺激其5′-3′核酸內(nèi)切酶、5′-3′解旋酶和DNA 依賴(lài)性ATP 酶活性[59]。 p300 對(duì)這兩種內(nèi)切核酸酶活性的差異調(diào)節(jié)表明，乙酰化能夠促進(jìn)細(xì)胞中較長(zhǎng)片段形成的機(jī)制，從而更有效地解析岡崎片段成熟和DNA 損傷修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的片段結(jié)構(gòu)。 此外，Takawa 等[60]發(fā)現(xiàn)組蛋白賴(lài)氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶SETD8 可以在PCNA 的賴(lài)氨酸殘基(Lys248)上進(jìn)行甲基化修飾，PCNA 和FEN1 之間的不同親和力并不受FEN1 的磷酸化狀態(tài)的調(diào)節(jié)，而是受PCNA 的甲基化狀態(tài)的調(diào)節(jié)，表明這些修飾將可能存在著更為復(fù)雜的調(diào)節(jié)機(jī)制。 因此，結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究動(dòng)態(tài)的蛋白質(zhì)修飾組學(xué)十分必要。