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【编辑推荐】为探究拟南芥 FEN1 易聚集机制，研究人员通过生化与生物物理手段，发现肝素钠、NaCl、双链 DNA（dsDNA）及增殖细胞核抗原 1（PCNA1）可调控其聚集，且 dsDNA 和 PCNA1 通过结合抑制聚集并维持活性，为揭示核内 DNA 代谢调控机制提供新视角。
在生命的遗传密码书写与修复过程中，DNA 复制与修复系统如同精密的 “基因组守护者”，而瓣内切核酸酶 1（Flap Endonuclease 1，FEN1）作为其中的关键成员，一直备受关注。FEN1 在真核生物 DNA 复制中负责冈崎片段成熟、修复 DNA 损伤等重要任务，但长期以来，其结构稳定性与功能调控机制却像一层神秘的面纱，困扰着科学家 —— 尤其是植物中 FEN1 为何容易发生聚集、哪些核内因子参与其活性调控等问题，始终未得到充分解答。为揭开这些谜团，来自波兰雅盖隆大学（Jagiellonian University）的研究团队开展了一项针对拟南芥 FEN1（AtFEN1）的深入研究，相关成果发表在《BMC Plant Biology》，为理解植物基因组维持机制提供了关键线索。
研究人员主要采用了浊度测定、差示扫描荧光法（DSF）、圆二色光谱（CD）、荧光偏振活性分析等技术。通过这些方法，系统分析了 AtFEN1 的聚集特性及核内因子的调控作用，其中 DNA 底物与蛋白质互作的功能性验证是核心研究方向。
一、离子强度与肝素钠对 AtFEN1 聚集的调控
在低离子强度条件下（如 10 mM NaCl），AtFEN1 表现出显著的聚集倾向，而随着 NaCl 浓度升高至 0.6-1 M 时，聚集几乎完全被抑制。通过 NaF 替代实验证实，离子强度通过屏蔽蛋白质分子间的静电相互作用（如 AtFEN1 带正电的 C 端尾部与带负电区域的结合）调控聚集。同时，肝素钠作为模拟核酸的多阴离子化合物，仅需 4 μM 即可完全抑制 AtFEN1 聚集，其效率比 NaCl 高五个数量级，提示其不仅通过静电屏蔽，还通过特异性结合发挥作用。热稳定性分析显示，高离子强度或肝素钠处理可使 AtFEN1 的热转变温度（Tm）提升 10-13°C，表明其通过稳定蛋白质构象抑制聚集。
二、DNA 分子对 AtFEN1 活性的双重调控
研究发现，双链 DNA（dsDNA）和双瓣 DNA（dfDNA，AtFEN1 的天然底物）能有效抑制 AtFEN1 聚集，而单链 DNA（ssDNA）效果甚微。进一步实验表明，预先与 dfDNA 孵育的 AtFEN1 在活性检测中保持稳定酶活，而无底物孵育的样本活性下降 80%，证实 dsDNA/dfDNA 通过结合 AtFEN1 的活性位点，阻止分子间相互作用并维持功能构象。这一结果提示，在 DNA 复制叉处，底物 DNA 不仅是催化对象，更是维持 AtFEN1 稳定性的关键因子。
三、PCNA1 通过 PIP-box 特异性抑制 AtFEN1 聚集
增殖细胞核抗原 1（PCNA1）是 AtFEN1 在 DNA 复制中的重要互作蛋白。实验表明，当 AtPCNA1 与 AtFEN1 的摩尔比≥1.5 时，可完全抑制野生型 AtFEN1 聚集，但对 PIP-box 突变体（破坏 PCNA 结合能力）无效。对比实验显示，细胞色素 c 仅通过非特异性电荷作用轻微抑制聚集，凸显 PCNA1 与 AtFEN1 的特异性互作是抑制聚集的核心机制。这一发现揭示了 PCNA1 作为 “分子伴侣” 的新功能 —— 通过 PIP-box 介导的结合，将 AtFEN1 锚定在复制复合物中，防止其异常聚集。
四、机制总结与生物学意义
综合研究表明，AtFEN1 的聚集倾向源于其结构中电荷分布的内在特性，而核内天然因子通过两种路径实现调控：一是带负电的 dsDNA/dfDNA 直接结合 AtFEN1 的正电区域（如活性位点和 C 端尾部），屏蔽分子间相互作用；二是 PCNA1 通过 PIP-box 特异性结合，将 AtFEN1 纳入复制蛋白网络，维持其单体活性构象。这种双重调控机制确保 AtFEN1 在 DNA 复制与修复现场（如复制叉）保持稳定，避免因聚集失活导致的基因组损伤。
该研究首次系统揭示了植物 FEN1 的聚集机制及核内调控网络，填补了植物 DNA 代谢领域的重要空白。其科学意义不仅在于阐明了 AtFEN1 的功能调控原理，更为理解人类 FEN1 相关疾病（如癌症中 FEN1 异常导致的基因组不稳定）提供了跨物种的理论参考 —— 尽管植物与人类 FEN1 的外切酶活性存在差异，但其通过核酸与互作蛋白维持稳定性的机制可能具有保守性。未来研究若能结合体内验证技术，进一步解析这些调控因子在拟南芥基因组维持中的动态作用，将为作物抗逆育种与癌症治疗策略提供新的靶点思路。
