植物增殖細(xì)胞核抗原與DNA復(fù)制關(guān)系的研究現(xiàn)狀

劉昕彤，王 希

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所，哈爾濱 150080；2黑龍江省普通高等學(xué)校甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/黑龍江省甜菜工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150080；3國(guó)家糖料改良中心/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北方糖料作物資源與利用重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150080）

0 引言

增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)研究人員在系統(tǒng)紅斑狼瘡患者的血清中發(fā)現(xiàn)的，早期被認(rèn)定為自身免疫蛋白，后來(lái)發(fā)現(xiàn)PCNA只在正常的增殖細(xì)胞核中存在，所以被命名為增殖細(xì)胞核抗原[1]。PCNA僅在分裂的細(xì)胞中活躍，并且是以較高的濃度存在。PCNA 是一種分子量為36 kDa 的蛋白[2]。作為DNA 聚合酶δ 輔助蛋白的PCNA，合成在細(xì)胞核中，并且在細(xì)胞核中獨(dú)立存在。PCNA 通過(guò)調(diào)節(jié)聚合酶與模板鏈的結(jié)合狀態(tài)從而影響DNA 的合成。此外，它還參與細(xì)胞周期控制、錯(cuò)配修復(fù)、岡崎片段成熟、核苷酸切除修復(fù)、切除修復(fù)、核苷酸切除修復(fù)、姐妹染色單體重組、染色質(zhì)組裝、染色質(zhì)重塑、跨損傷合成等[3]。

在過(guò)去的40年中，研究者對(duì)PCNA的研究從未停止，PCNA 的功能也越來(lái)越明確。PCNA 是一種無(wú)所不在的核蛋白，在DNA 的復(fù)制和修復(fù)中起重要作用。PCNA 是一種進(jìn)化保守的環(huán)狀核同型三聚體蛋白，屬于DNA 滑動(dòng)鉗家族[4]。研究者們?cè)谥参铩?dòng)物和微生物中均發(fā)現(xiàn)了PCNA 的存在，其中在對(duì)哺乳動(dòng)物的PCNA的研究中發(fā)現(xiàn)，PCNA可以促進(jìn)損傷旁路修復(fù)；在對(duì)植物的研究中發(fā)現(xiàn)，PCNA 參與DNA 的復(fù)制，可以提高相關(guān)蛋白的穩(wěn)定性、并且可以促進(jìn)相關(guān)的招募和動(dòng)態(tài)交換。但是，有關(guān)PCNA 的研究還是以醫(yī)學(xué)研究為主，研究對(duì)象也多為哺乳動(dòng)物，植物PCNA的研究報(bào)道很少且研究較為落后。本研究將對(duì)PCNA的表達(dá)調(diào)控、PCNA 參與DNA 的復(fù)制、PCNA 參與DNA 的修復(fù)以及PCNA參與細(xì)胞周期調(diào)控這4個(gè)方面的功能研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié)，希望為今后繼續(xù)對(duì)PCNA 進(jìn)行植物相關(guān)深入研究提供相關(guān)資料。

1 PCNA的結(jié)構(gòu)

在生理狀態(tài)下，PCNA 的存在形式是同源三聚體[5]，每個(gè)PCNA 單體均含有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，這2 個(gè)結(jié)構(gòu)域的空間結(jié)構(gòu)都是一致的，并且每個(gè)結(jié)構(gòu)域的中心存在2 個(gè)α 螺旋，因此，每一個(gè)獨(dú)立的PCNA 分子是由3個(gè)首尾相互連接的同源單體共同組成的一個(gè)形狀特殊的閉合的六角形，所以可以推出一個(gè)PCNA 分子是由6 個(gè)一模一樣的結(jié)構(gòu)域和12 個(gè)α 螺旋組成。在PCNA參與DNA復(fù)制過(guò)程中，正因?yàn)檫@些α螺旋的存在才可以讓PCNA附著在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)上，同時(shí)又可以在DNA 鏈上自由移動(dòng)。除此之外，PCNA 還含有9 個(gè)反向平行的β折疊，這些β折疊作用在多種蛋白上，同時(shí)可以促進(jìn)疏水作用。有研究發(fā)現(xiàn)PCNA 具有保守性，因此即使是進(jìn)化水平存在差異的物種，它們的PCNA二級(jí)結(jié)構(gòu)都是相同的，并且他們都有極為近似的三級(jí)結(jié)構(gòu)[6]。同時(shí)經(jīng)過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)PCNA 的復(fù)制模式以及它獨(dú)特的三級(jí)結(jié)構(gòu)滿足DNA復(fù)制過(guò)程的需要，正因如此才使得它沒(méi)有被淘汰。

PCNA是保守的滑動(dòng)鉗(sliding clamp)家族的成員之一，在古細(xì)菌和真核生物的基因組中均發(fā)現(xiàn)了PCNA 的存在[7]。研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)擬南芥中均含有兩個(gè)PCNA分子，這兩個(gè)PCNA分子中的9個(gè)氨基酸各有不同，其氨基酸序列的一致性達(dá)到97%[8]。PCNA三聚體分子表面是由反向平行的β-折疊組成，分子中心是α-螺旋富含疏水殘基，主要依靠氫鍵、離子鍵和β折疊而相互作用，這就意味著在表面存在著具有雙重功能電子對(duì)，它不僅穩(wěn)定了三聚體的分子結(jié)構(gòu)，也解決了蛋白肽鏈之間首尾相接的結(jié)構(gòu)。在PCNA三聚體分子的內(nèi)表面含有帶正電的賴氨酸和精氨酸殘基，這些氨基酸殘基被假設(shè)通過(guò)水的介導(dǎo)與DNA 鏈上的磷酸分子相互作用并在DNA單鏈上滑動(dòng)[9-10]。環(huán)狀的PCNA三聚體有同源和異源兩種形式，且所有的復(fù)合物有著明顯相似的結(jié)構(gòu)。在擬南芥雙分子熒光互補(bǔ)和生化試驗(yàn)表明，PCNA 蛋白單體可以結(jié)合形成4 種環(huán)狀結(jié)構(gòu)：1/1/1、1/1/2、1/2/2 和2/2/2[11]與PCNA 相互作用的蛋白質(zhì)。目前在對(duì)PCNA分子層面的研究中其基因序列也在不同的物種中出現(xiàn)有關(guān)報(bào)道，其中在絕大部分高等植物中至少有兩個(gè)PCNA 蛋白質(zhì)，即PCNA1和PCNA2，目前，已在水稻、大豆、玉米、擬南芥、煙草等植物中發(fā)現(xiàn)了PCNA。大豆、水稻等植物的基因組至少編1 個(gè)PCNA，而玉米、擬南芥、煙草等的基因組編碼至少2個(gè)PCNA。

2 PCNA的功能

2.1 PCNA參與DNA復(fù)制與修復(fù)

DNA復(fù)制是最基本的細(xì)胞過(guò)程之一，它確保生物體的遺傳信息準(zhǔn)確復(fù)制，并在細(xì)胞分裂期間傳遞給子細(xì)胞。在重要的生物學(xué)過(guò)程中，DNA復(fù)制是對(duì)參與該過(guò)程的蛋白質(zhì)數(shù)量要求最高的過(guò)程。Replisome 是由200 多種多肽組成的復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的細(xì)胞機(jī)制[12]。PCNA在實(shí)現(xiàn)復(fù)制聚合酶復(fù)合物的過(guò)程性中起著不可或缺的作用，對(duì)細(xì)胞的生存至關(guān)重要[13]。PCNA 作為真核細(xì)胞DNA聚合酶的輔助蛋白，與不同的復(fù)制相關(guān)蛋白結(jié)合，協(xié)調(diào)DNA復(fù)制的過(guò)程[14]。近些年來(lái)在酵母和人類中，DNA聚合酶Polδ與PCNA的物理和功能相互作用已被廣泛研究[15-16]。ScPolδ 由Pol3、Pol31 和Pol32亞基組成，而哺乳動(dòng)物的Pol由p125作為催化亞基，p50、p68和p12作為結(jié)構(gòu)亞基[17]組成。而在2000年左右就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了植物PCNA與Fen1的互作現(xiàn)象，并且在對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步探索后發(fā)現(xiàn)植物不僅可以與PCNA相結(jié)合，還可以增強(qiáng)Fen1的活性[18-20]。因此，目前在總結(jié)相關(guān)結(jié)論后研究人員發(fā)現(xiàn)，PCNA參與DNA復(fù)制，并且在復(fù)制過(guò)程中，可以提高復(fù)制中相關(guān)蛋白的穩(wěn)定性，促進(jìn)招募以及推進(jìn)相關(guān)動(dòng)態(tài)交換。由于PCNA 和復(fù)制因子C(replication Factor C，RFC)都是與DNA 復(fù)制和修復(fù)過(guò)程相關(guān)的蛋白[21]，在RFC 的幫助下，PCNA 不僅能在雙鏈DNA 上自發(fā)滑動(dòng)[22]，還能環(huán)繞雙鏈DNA。一旦與DNA 結(jié)合，該復(fù)合物就成為一個(gè)結(jié)合平臺(tái)，用于招募和協(xié)調(diào)與DNA代謝途徑相關(guān)的多種調(diào)控DNA 復(fù)制和DNA 修復(fù)蛋白[23-24]。在植物體中，擬南芥RFC2/3/4/5 和水稻RFC1/2 的c 端是與PCNA 結(jié)合所必需的，而水稻RFC3/4/5 介導(dǎo)PCNA 相互作用的區(qū)域同時(shí)分布在N-和C端[25]。

Translesion DNA synthesis(TLS)通過(guò)對(duì)模板DNA的損傷修飾實(shí)現(xiàn)DNA 復(fù)制，并需要Rad6/Rad18 復(fù)合物對(duì)增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)滑動(dòng)鉗進(jìn)行單倍化。這種翻譯后修飾對(duì)暴露于DNA 損傷劑后的細(xì)胞存活至關(guān)重要，并受到嚴(yán)格調(diào)控，以限制TLS 對(duì)受損DNA 的影響[26]。復(fù)制蛋白A(Replication protein A,RPA)是主要的單鏈DNA(ssDNA)結(jié)合蛋白復(fù)合物，在暴露于TLS 位點(diǎn)的ssDNA 上形成細(xì)絲，并在調(diào)控PCNA 單泛素化中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[27-28]。PCNA 參與TLS 的調(diào)節(jié)途徑，它通過(guò)募集特殊的聚合酶來(lái)調(diào)控聚合酶與polε 和polδ 之間的相互作用，并且作為調(diào)節(jié)因子，PCNA提高了損傷旁路活性。而在擬南芥中目前只能得知其含有PCNA1 和PCNA2 兩種不同的PCNA 亞型，同時(shí)通過(guò)進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)與TLS相關(guān)的polη不能與PCNA1結(jié)合，只能與PCNA2結(jié)合[29]，但是卻在后續(xù)沒(méi)能發(fā)現(xiàn)PCNA是否可以提高擬南芥損傷旁路活性的相關(guān)報(bào)道。

植物體細(xì)胞中的DNA 分子在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自外界的諸多因素的影響，例如物理因素和化學(xué)因素等，這些因素是造成DNA結(jié)構(gòu)受損的主要原因之一，嚴(yán)重影響植物細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育。在對(duì)DNA 進(jìn)行修復(fù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了PCNA 的存在，并且PCNA還在該過(guò)程發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[30]，它能夠及時(shí)識(shí)別受損部位并對(duì)患處進(jìn)行切除，再與修復(fù)蛋白相結(jié)合，并將其引到患處，從而修復(fù)受損傷的DNA。

DNA 損傷修復(fù)主要包括堿基剪切修復(fù)(Base Excision Repair，BER)、核苷酸剪切修復(fù)(Nucleotide Excision Repair，NER)、錯(cuò)配修復(fù)(Mismatch Repair，MMR)、同源重組(Homologous Recombination，HR)和非同源末端連接(Non-homologous End Joining，NHEJ)[31-32]。其中具體修復(fù)過(guò)程如下。

BER：堿基剪切修復(fù)，它是在DNA 序列的單個(gè)堿基出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)采用的修復(fù)方法。它的整個(gè)修復(fù)過(guò)程是通過(guò)DNA糖基化酶創(chuàng)造出AP位點(diǎn)，再由該AP位點(diǎn)的核酸內(nèi)切酶切除磷酸骨架，之后利用PCNA 介導(dǎo)的DNA 聚合酶δ/ε 修復(fù)通路最后修復(fù)切口，完成整個(gè)修復(fù)過(guò)程。PCNA在這個(gè)過(guò)程中與AP內(nèi)切酶APn、尿嘧啶DNA 糖基酶等均有結(jié)合并發(fā)揮著一定的作用，在BER修復(fù)中PCNA參與剪切與再合成這兩個(gè)重要的步驟[33]。以上PCNA參與BER過(guò)程未能在植物體中找到相關(guān)報(bào)道。

NER：核苷酸剪切修復(fù)，它是在DNA 出現(xiàn)極為嚴(yán)重的損傷時(shí)采用的修復(fù)方式。它的修復(fù)過(guò)程分為全基因組修復(fù)和轉(zhuǎn)錄耦合修復(fù)兩種，這兩種修復(fù)通路最本質(zhì)的差別在于二者的識(shí)別機(jī)制存在差異。最初人們主要在酵母和哺乳動(dòng)物的DNA中研究切除修復(fù)機(jī)制，但隨著近些年來(lái)對(duì)該研究的不斷深入，切除修復(fù)機(jī)制在大部分相關(guān)酶類和植物體中也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)并得到相關(guān)驗(yàn)證，其中在參與核苷酸切除修復(fù)的多種相關(guān)蛋白中發(fā)現(xiàn)真核生物的切除修復(fù)是十分類似的，并且也發(fā)現(xiàn)了PCNA參與了植物體內(nèi)的切除修復(fù)并在該修復(fù)中發(fā)揮著一定的作用。

很遺憾的是在查閱相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)在植物中對(duì)MMR 相關(guān)記載非常少，但目前已知的是在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)配修復(fù)的存在，并且克隆出了錯(cuò)配修復(fù)所必需的MSH2、MSH3、MSH6、MSH7等基因，這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了植物體內(nèi)的錯(cuò)配修復(fù)過(guò)程與在哺乳動(dòng)物和酵母體內(nèi)的修復(fù)過(guò)程是十分相似的，并且確定了PCNA 在錯(cuò)配修復(fù)中的重要地位。這些年有關(guān)PCNA 參與DNA復(fù)制及修復(fù)的相關(guān)報(bào)道多集中在醫(yī)學(xué)上對(duì)癌癥、腫瘤及免疫系統(tǒng)相關(guān)的研究中，目前只能知道在植物體中，PCNA 的確可以通過(guò)參與DNA 復(fù)制及修復(fù)來(lái)提高相關(guān)蛋白的穩(wěn)定性，并且相關(guān)研究多集中在擬南芥中，但未查到后續(xù)報(bào)道。

2.2 PCNA的表達(dá)調(diào)控

PCNA 幾乎存在于植物的所有組織中,并且可以肯定的是PCNA 也在這些植物中均有表達(dá)，同時(shí)有趣的是，在一些細(xì)胞增殖發(fā)達(dá)的組織中PCNA 的表達(dá)量要比在成熟組織和一些非分化細(xì)胞的表達(dá)量高一些，例如PCNA 在玉米的根尖、芽中的表達(dá)量要比在成熟的葉、穗中的表達(dá)量高一些；水稻根尖PCNA的表達(dá)量要高于成熟水稻葉片中的表達(dá)量；在紅花菜豆的萌芽期中PCNA的表達(dá)量比較高，而過(guò)了萌芽期后，它的表達(dá)量就會(huì)明顯下降[34,18]。

影響PCNA表達(dá)調(diào)控的因素已有若干報(bào)道。水稻PCNA 啟動(dòng)子含有蛋白結(jié)合位點(diǎn)11a 和11b，這兩個(gè)位點(diǎn)是利用操控PCF1 和PCF2 兩種蛋白，進(jìn)而影響著PCNA組織特異性的表達(dá)[35]，同時(shí)E2F也影響著PCNA的表達(dá)；在煙草中，煙草PCNA啟動(dòng)子上的E2F同樣參與并調(diào)控PCNA 啟動(dòng)子區(qū)兩個(gè)不同的結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)不同的位點(diǎn)，使PCNA 在成熟組織和幼嫩組織中的表達(dá)出現(xiàn)差異，并且二者的表達(dá)量也不相同[36]。在經(jīng)過(guò)一系列研究后發(fā)現(xiàn)，PCNA 的啟動(dòng)子上存在著兩種順式調(diào)節(jié)元件，即：site II motif 和telobox，正因?yàn)檫@兩種不同的調(diào)節(jié)元件，使得PCNA 在不同階段的表達(dá)量出現(xiàn)差異，這也說(shuō)明細(xì)胞周期是影響PCNA基因表達(dá)的重要因素之一[37]。探究者在研究擬南芥時(shí)發(fā)現(xiàn)，擬南芥種子在萌發(fā)階段所產(chǎn)生的脫落酸(ABA)也是調(diào)控PCNA 表達(dá)的因素之一，ABA 參與PCNA1 基因的表達(dá)，并且通過(guò)抑制著PCNA1 的表達(dá)量，進(jìn)而影響著擬南芥種子的萌發(fā)[38]。崔看[39]選取擬南芥，通過(guò)RNAi 干涉和超表達(dá)試驗(yàn)篩選獲得了PCNA1、PCNA2-OE純合子植株及RFC4-OE植株，并以這些為材料，研究了基因突變對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育及其抵抗不同濃度DNA 復(fù)制毒性物質(zhì)甲基磺酸甲酯(MMS)的影響，探究了RFC4基因及其互作因子PCNA對(duì)擬南芥生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用，解析了RFC4基因及其互作因子PCNA 對(duì)擬南芥生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用，這一研究對(duì)進(jìn)一步揭示RFC 與PCNA 在植物中的互作關(guān)系及豐富植物基因組學(xué)有重要意義。PCNA在植物體內(nèi)的表達(dá)受生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控這一觀點(diǎn)現(xiàn)已被證實(shí)多年，但很遺憾的是，目前有關(guān)這方面的記載最近也只能追溯到2015年，未能找到后續(xù)相關(guān)報(bào)道。

除表達(dá)調(diào)控外，有報(bào)道稱PCNA 在翻譯水平上也受到調(diào)控。這些報(bào)道大多集中在酵母細(xì)胞和哺乳動(dòng)物的PCNA 中，報(bào)道稱PCNA 泛素化和SUMO 化參與調(diào)節(jié)PCNA，并且可以調(diào)控蛋白的相關(guān)功能[7,40-43]。PCNA泛素化包括PCNA單泛素化和PCNA多泛素化。其中PCNA 單泛素化通過(guò)影響跨損傷合成，從而修復(fù)損傷旁路；而PCNA 多泛素化則是利用未受損姐妹單體作為模板參與并調(diào)控?fù)p傷回避通路，從而影響著PCNA蛋白的相關(guān)功能。除此之外，酵母細(xì)胞中的PCNA 蛋白利用在Lys164 位點(diǎn)的SUMO 化推進(jìn)PCNA 的招募以及影響Srs2 解旋酶的活性，同時(shí)還抑制了RadI5-ssDNA 的形成，一定程度上避免錯(cuò)誤的同源重組。Lysl27位點(diǎn)SUMO化可以抑制PCNA結(jié)合特定蛋白如Ecol，從而抑制姐妹染色單體的凝聚。以上相關(guān)研究未能在植物體中找到相關(guān)報(bào)道，但在已有的擬南芥相關(guān)文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞和大腸桿菌中均發(fā)現(xiàn)了擬南芥兩種PCNA（PCNA1和PCNA2）的存在，且均發(fā)現(xiàn)了SUMO 化的存在[44]；與此同時(shí)發(fā)現(xiàn)，UBC 可以修飾被泛素化的擬南芥PCNA[45]。但是目前SUMO化和泛素化修飾對(duì)植物PCNA 的生物學(xué)功能尚不明確，有待進(jìn)一步研究。根據(jù)研究顯示，人類滑動(dòng)鉗增殖細(xì)胞核抗原(hPCNA)，通過(guò)一個(gè)保守的結(jié)合基序PIP-box與超過(guò)200 個(gè)蛋白質(zhì)相互作用，以協(xié)調(diào)DNA 復(fù)制和修復(fù)[46]。根據(jù)相關(guān)結(jié)論發(fā)現(xiàn)，PCNA 可以在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中起到支撐作用并且PCNA可以獨(dú)立存在于染色質(zhì)中。而細(xì)胞溶質(zhì)PCNA 則通過(guò)結(jié)合procaspase 從而調(diào)節(jié)抑制中性粒細(xì)胞的活性，進(jìn)而阻止細(xì)胞凋亡[47]。在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，由于一氧化氮造成的應(yīng)激反映，導(dǎo)致PCNA出現(xiàn)S-亞硝基化，進(jìn)一步使caspase-9與PCNA的相互作用減少[48]。癌細(xì)胞表面的PCNA可以抑制自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒性功能，這一發(fā)現(xiàn)也被稱作是癌細(xì)胞逃避抗腫瘤免疫的機(jī)制[49]。而參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的蛋白質(zhì)在PCNA 復(fù)合物中被鑒定[50]。但未能找到有關(guān)植物PCNA相關(guān)免疫機(jī)制的報(bào)道。

2.3 PCNA參與細(xì)胞周期調(diào)控

對(duì)人體細(xì)胞中的PCNA 研究發(fā)現(xiàn)，PCNA 蛋白會(huì)隨著細(xì)胞周期變化而改變，在不同細(xì)胞周期中，PCNA的含量差距較大，PCNA 通過(guò)與幾種真核細(xì)胞周期蛋白（如CDK 復(fù)合體）相互作用而參與細(xì)胞周期調(diào)控。細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白p21CIP1/WAF1（此處簡(jiǎn)稱p21）是已知的最高親和力的hPCNA 相互作用蛋白(PIP)，一旦與hPCNA 結(jié)合，就會(huì)關(guān)閉復(fù)制。因此，這就阻礙了細(xì)胞周期的進(jìn)展，為健康的增殖提供了必要的檢查點(diǎn)。p21需要hPCNA的高親和力來(lái)完成這個(gè)角色，并在與hPCNA 的相互作用和復(fù)制叉的競(jìng)爭(zhēng)中擊敗其他蛋白質(zhì)[24]。在對(duì)動(dòng)物細(xì)胞中的PCNA 進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物細(xì)胞中PCNA可以將CDK2與其基質(zhì)相連接，繼而影響并提高CDK2 對(duì)RFC 等復(fù)制相關(guān)酶類的磷酸化。PCNA可以通過(guò)催化polα來(lái)加快酶復(fù)合體磷酸化的進(jìn)程。p21 是一種細(xì)胞周期抑制因子，在一些基因組受損的細(xì)胞或衰老細(xì)胞中，p21的N-末端與CDKs相結(jié)合，C-末端與PCNA相結(jié)合，使相關(guān)酶類的活性降低，從而抑制細(xì)胞周期的表達(dá)[51]。有關(guān)植物p21 同源基因的相關(guān)文獻(xiàn)不是很多，但目前的研究已經(jīng)證實(shí)植物中的PCNA 蛋白能夠結(jié)合到人體中的p21 蛋白上，擬南芥PCNA 可以與p21 蛋白合成的多肽結(jié)合，但植物中沒(méi)有p21 蛋白[52]，這也表明了PCNA 蛋白是具有一定保守性的。此外，目前已在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，PCNA1 和PCNA2 參與細(xì)胞周期調(diào)控，并且與細(xì)胞周期蛋白D 互作[53]。劉飛峰等[54]通過(guò)PCR 技術(shù)、熒光抗體標(biāo)記等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)小麥PCNA 在UV-B 脅迫條件下其蛋白質(zhì)含量和表達(dá)水平均會(huì)有所變化、并且找到了在不同分裂時(shí)期下PCNA與染色體的關(guān)系。從而對(duì)進(jìn)一步研究小麥“分束分裂”奠定了相關(guān)理論基礎(chǔ)。但很遺憾的是，近幾年有關(guān)PCNA 在植物上參與細(xì)胞周期調(diào)控方面未見(jiàn)后續(xù)報(bào)道。

3 展望

（1）根據(jù)迄今為止的報(bào)道，PCNA的結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本可以確定，即，一個(gè)完整的PCNA分子是由3個(gè)首尾相連的同源PCNA單體共同構(gòu)成的一個(gè)特殊的六邊形封閉三級(jí)結(jié)構(gòu)。PCNA不僅存在于動(dòng)物、微生物中，在植物和病毒中也具有PCNA類似因子，例如在玉米、擬南芥、水稻和小麥等植物上均發(fā)現(xiàn)了PCNA的存在，并且其每個(gè)基因組都包含至少2個(gè)PCNA蛋白。

（2）PCNA與DNA聚合酶δ的相互作用確保DNA聚合酶δ 在復(fù)制過(guò)程中不會(huì)從DNA 鏈上滑落。每一次DNA鏈與聚合酶結(jié)合后合成的核苷數(shù)量越多，說(shuō)明PCNA 的蛋白活性越高。崔看等[7]在對(duì)擬南芥的研究中已經(jīng)證實(shí)了PCNA參與調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育。此外筆者還發(fā)現(xiàn)相較于成熟的植物組織（例如成熟的葉片），一些發(fā)育中的組織（例如根尖、芽）中的PCNA 表達(dá)量要更高一些，這也說(shuō)明了PCNA的細(xì)胞增殖特性。

（3）關(guān)于PCNA 的研究一直以來(lái)是研究學(xué)者探討的熱點(diǎn)，PCNA 在細(xì)胞增殖過(guò)程中扮演著不可缺少的角色，在眾多的調(diào)控通路中PCNA都起著重要的作用，調(diào)控通路不同，其調(diào)控的蛋白功能不同，此外PCNA還參與了染色體重組、細(xì)胞周期轉(zhuǎn)化以及細(xì)胞衰亡等多種細(xì)胞生命活動(dòng)過(guò)程。

（4）根據(jù)目前已有的文獻(xiàn)基本可以證實(shí)，PCNA通過(guò)與聚合酶中不同的亞基相互作用，參與DNA復(fù)制體的形成，從而調(diào)控著DNA 的復(fù)制過(guò)程；PCNA 通過(guò)與多種修復(fù)相關(guān)蛋白相互作用，將蛋白引到受損部位，利用切除等方法對(duì)DNA受損部位進(jìn)行修復(fù)，以確保植物體可以正常生長(zhǎng)發(fā)育。

近些年來(lái)學(xué)者對(duì)植物中的PCNA 研究不斷深入，并且已取得了非常不錯(cuò)的成果，但是不可否認(rèn)的是，對(duì)PCNA的研究是從哺乳動(dòng)物中開(kāi)始的，并且，相較于植物中PCNA，在動(dòng)物和酵母中對(duì)PCNA 的研究更深入一些。（1）PCNA的泛素化就是從哺乳動(dòng)物和酵母細(xì)胞中的PCNA 中發(fā)現(xiàn)的，并且PCNA 的泛素化可以調(diào)控相關(guān)蛋白的功能，而在植物體中還無(wú)法確定泛素化對(duì)植物PCNA功能的影響。未來(lái)在研究植物PCNA功能時(shí)，可以考慮泛素化對(duì)其的影響；（2）DNA修復(fù)中的錯(cuò)配修復(fù)(MMR)也在植物中研究不足，現(xiàn)有的研究也只能說(shuō)明在植物體中MMR的修復(fù)過(guò)程與在酵母細(xì)胞和哺乳動(dòng)物中的修復(fù)過(guò)程極度相似，卻也沒(méi)有更深入的研究記載。希望在之后可以對(duì)植物體的MMR進(jìn)行更深入的研究；（3）盡管近幾年學(xué)者從未停止對(duì)PCNA的研究，但是卻都集中在醫(yī)學(xué)和動(dòng)物體上，研究植物中的PCNA 也還停留在2015 年左右。因此，對(duì)PCNA 在植物中的研究還需不斷深入，以彌補(bǔ)相關(guān)資料不足的遺憾。