《DNA Repair》：DNA polymerase λ: emerging from the shadows after a quarter of a century
编辑推荐：
摘要DNA聚合酶λ（Pol λ）属于X家族DNA聚合酶，与DNA聚合酶β（Pol β）和μ（Pol μ）以及末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）同属一个家族。自2000年被发现以来，Pol λ成为研究的重点对象，其结构和生化特性已被明确，主要酶活性和生物学功能也得到确定。尽管近年来对该
摘要
DNA聚合酶λ（Pol λ）属于X家族DNA聚合酶，与DNA聚合酶β（Pol β）和μ（Pol μ）以及末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）同属一个家族。自2000年被发现以来，Pol λ成为研究的重点对象，其结构和生化特性已被明确，主要酶活性和生物学功能也得到确定。尽管近年来对该酶的研究强度有所下降，但人们对它的兴趣仍在持续，因为其在细胞应对DNA损伤过程中的确切作用尚未完全阐明。最近关于Pol λ参与DNA修复的一些重要发现已经取得，特别是在其与非同源末端连接和碱基切除修复途径相关蛋白的相互作用方面。在本文中，我们讨论了Pol λ的特性——包括所有X家族聚合酶共有的特性以及该酶独有的特性——重点关注其在DNA修复中的作用及其对遗传毒性应激的抵抗能力。
引言
编码DNA聚合酶λ（Pol λ）的基因在小鼠和人类基因组中被发现，并由三个独立的研究小组在2000年进行了描述[1]、[2]、[3]。这种蛋白质与DNA聚合酶β（Pol β）具有同源性，后者是X家族中最早被发现且特征最明确的成员，早在1971年就已为人所知[4]。因此，一个日本研究小组将从人类细胞中分离出的cDNA编码的新蛋白质命名为DNA聚合酶β2（Pol β2）[2]。另一个由Luis Blanco领导的西班牙研究小组在小鼠基因组中鉴定出了该蛋白质，并将其命名为DNA聚合酶λ[1]，该小组还首次在人类细胞中发现了X家族的另一个成员DNA聚合酶μ（Pol μ）[5]。同年，一个法国研究小组也在小鼠和人类细胞中独立鉴定了这两种新酶[3]。与Pol λ（与Pol β同源）不同，Pol μ与TDT的关系更为密切。Pol λ与人类Pol β的序列同源性为54%（34%的同一性），而Pol μ与TDT的同源性为61%（40%的同一性）[3]、[5]。因此，Pol β成为研究Pol λ结构和特性时的参考蛋白。在Pol λ被发现后的头十年里，对该酶进行了密集的研究，相关结果汇总在多篇综述中，涵盖了其结构和活性的各个方面[6]、[7]、[8]。尽管后续几年Pol λ的研究速度有所放缓，但仍有一些出版物发表了重要成果，这些成果有助于阐明该酶在细胞过程中的作用，包括DNA修复。在本文中，我们重点关注Pol λ的主要生化特性和结构特征，特别是其在非同源末端连接（NHEJ）和碱基切除修复（BER）中的作用，以及最新研究和尚未解决的问题。
章节片段
结构组织和酶活性
DNA聚合酶λ是一种单亚基蛋白，分子量约为65 kDa——这是X家族成员中最大的（Pol β约为39 kDa，Pol μ约为55 kDa，TDT约为58 kDa）。从N端到C端，它包含：一个核定位信号（残基1–35）、一个BRCT结构域（36–132）、一个富含丝氨酸/脯氨酸的区域（133–243）以及一个催化结构域（244–575）。催化核心由三个部分组成：指状结构、手掌结构（包含三个催化性天冬氨酸残基）和拇指结构。
非同源末端连接：Pol λ的主要功能？
Pol λ能够催化不依赖模板的DNA合成[1]、[13]，这使得它成为通过NHEJ途径参与重组和DNA双链断裂（DSB）修复的候选酶，与TDT和Pol μ[13]、[41]类似。NHEJ在整个细胞周期中都处于活跃状态，是高等真核生物中主要的DSB修复途径，可实现对序列或末端构型不匹配的DNA末端的连接（图5）。
NHEJ复合体包含多种蛋白质，其中关键成分包括……
结论与展望
自发现以来的25年里，大量证据表明Pol λ参与了细胞对遗传毒性应激的响应。目前认为Pol λ的主要功能是通过NHEJ参与DSB修复（与Pol μ和TDT共同作用）。同时，这种酶在哺乳动物细胞中作为碱基切除修复（BER）过程的辅助参与者，而在高等植物细胞中则是主要的BER聚合酶。尽管……
资助
本研究得到了俄罗斯科学基金会（项目编号25-74-30006和21-64-00017，第二章）以及俄罗斯国家资助的ICBFM SB RAS项目（项目编号125012300658-9，数据收集）的支持。
作者声明他们没有已知的会影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢Yulia Krasikova在论文准备过程中提供的帮助。
Nadejda I. Rechkunova – “我没有任何需要声明的利益”
Natalia A. Lebedeva – “我没有任何需要声明的利益”
Olga I. Lavrik – “我没有任何需要声明的利益”
N.I. Rechkunova | N.A. Lebedeva | O.I. Lavrik
