综述：DNA加工中AAA+蛋白复合物的结构与机制

这篇综述深入探讨了AAA+蛋白家族在DNA加工（如转录、复制、修复和转座）中的核心作用，通过冷冻电镜（cryoEM）等结构生物学技术揭示了其六聚体不对称组装、底物重塑机制（如σ54肽链易位和RAD51解聚）及ATP水解偶联的多样性。重点解析了PspF（clade 6）、MCM（clade 7）、FIGNL1（clade 3）等代表性蛋白的跨底物协同作用，为理解基因调控和疾病靶点提供新视角。

　　

AAA+蛋白在转录起始中的作用

细菌转录起始中，σ⁵⁴因子依赖AAA+蛋白家族中的细菌增强子结合蛋白（bEBPs，如PspF）激活。PspF属于clade 6，其独特的L1环（含GAFTGA基序）和L2环（孔环）通过ATP水解驱动σ⁵⁴ N端肽链穿过DNA双链并进入六聚体中心孔，部分解旋σ⁵⁴的RI-螺旋1结构，解除其对RNA聚合酶（RNAP）的抑制。冷冻电镜结构（PDB 7QV9）显示，PspF以非平面六聚体形式结合DNA -12区域，协同促进转录泡形成，揭示了蛋白质与DNA正交重塑的创新机制。

AAA+蛋白在DNA复制中的功能

真核生物MCM2-7（clade 7）形成双向六聚体（hDH），通过R195和L209稳定熔解的5个碱基对，启动复制叉。相比之下，复制因子C（RFC，clade 1）五聚体作为“开关”而非马达，通过ATP水解调控PCNA钳的装载，为DNA聚合酶提供平台。人类MCM的双六聚体结构（PDB 8SOD）表明其与酵母（yDH）的DNA解旋机制存在物种差异。

AAA+蛋白在DNA修复中的新角色

经典clade成员FIGNL1通过六聚体孔环（K/W和H）捕获RAD51 N端MQ重复序列，ATP酶活性诱导部分解折叠，促使RAD51从染色质解离。这一机制与微管切割蛋白Spastin/Katanin类似，但避免了完全解折叠，实现快速复合体重组。冷冻电镜（PDB 8R64）证实了FIGNL1-RAD51的疏水相互作用网络，为同源重组修复调控提供了结构基础。

转座中AAA+蛋白的多样性组装

转座系统AAA+蛋白呈现非六聚体组装：IstB（clade 2）形成五聚体二聚体（十二聚体），弯曲DNA以呈递IstA转座酶；TnsC则形成七聚体（E. coli）或连续丝状结构（ShCAST系统），通过ATP水解调控丝状体长度，精准定位转座位点。这些发现拓展了AAA+蛋白在基因组动态调控中的结构范式。

总结与展望

AAA+蛋白通过保守的ATPase核心域和可变插入序列，演化出从单次ATP水解（RFC）到持续性转运（p97）的多样化工作机制。未来需结合时间分辨冷冻电镜和AI建模，解析ATP循环与底物易位的动态关联，并探究非六聚体组装（如转座系统）的能量偶联机制。这些发现将为基因编辑工具开发和疾病治疗（如癌症靶向）提供新思路。