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细胞的基因组DNA持续受到内源性因素(如代谢产生的活性氧等)及外源性物质(如阳光中的紫外线,化学药物及电离辐射等)的攻击,造成不同类型的DNA损伤。这些损伤阻碍了细胞的复制和转录过程,如果不能得到及时、精确的修复,将导致基因突变、染色体畸变、细胞老化或凋亡。因此,细胞启用一系列高效的监控和修复途径来检测、修复不同类型的DNA损伤,从而维持基因组稳定性。跨损伤DNA合成(translesion DNA synthesis, TLS)是从酵母到哺乳动物都高度保守的DNA损伤耐受机制,由TLS聚合酶取代高保真的DNA聚合酶,对受损伤的DNA进行复制。DNA受到损伤后往往结构发生异变,异变的DNA结构阻碍了DNA聚合酶的复制进程,导致复制叉停滞,对处在复制期的细胞产生了巨大的威胁。TLS聚合酶的催化中心更灵活,能适应不同类型的异变的DNA模板,取代高保真性的DNA聚合酶重新启动暂停的复制叉,完成DNA的复制,这对于维持遭受DNA损伤的细胞的存活至关重要。TLS聚合酶主要由Y家族的DNA聚合酶构成,包括Polη、Polη、Polκ和REV1。研究表明每种TLS聚合酶倾向于复制不同类型的损伤模板,从损伤模板中提取正确的遗传信息。环境中广泛存在的紫外线照射常常导致DNA中相邻的嘧啶碱基发生交联,形成环丁烷嘧啶二聚体(Cyclobutane pyrimidine dimers, CPDs).胸腺嘧啶二聚体(T-T dimer)是最常见的CPDs, Po1η能以T-T dimer为模板进行复制,正确地插入A·A碱基。缺失有功能的Polη易患着色性干皮病(XP-V), XP-V患者的细胞对UV照射非常敏感,患者在青少年时期就容易得皮肤癌。调节跨损伤DNA合成途径的关键事件是PCNA的单泛素化修饰。目前大量的研究表明当细胞遭受DNA损伤或遇到复制压力时,泛素结合酶RAD6及泛素连接酶RAD18组成的复合物特异地对底物PCNA的第164位赖氨酸进行单泛素化修饰。单泛素化的PCNA与Y家族的TLS聚合酶亲和力升高,主要是通过Y家族聚合酶的PCNA结合结构域和泛素结合结构域来实现的。TLS聚合酶取代常规的复制聚合酶对受损的DNA进行复制,重新启动停滞的复制叉。目前RAD6-RAD18复合物如何精确地识别PCNA并对其进行单泛素化修饰的分子机制并不清楚。我们利用串联亲和纯化的方法研究PCNA的相互作用蛋白,发现SIVAI在调节PCNA的单泛素化修饰过程中发挥着重要的功能。我们的实验结果表明SIVAI通过PIP box结构域持续地与PCNA相互作用。细胞敲减SIVAI后,UV损伤诱导的PCNA的单泛素化水平降低,TLS聚合酶Polη的招募明显减少,细胞对UV损伤的敏感度和突变率升高。我们证明SIVAI与RAD18直接相互作用,作为接头蛋白帮助RAD18识别PCNA,从而促进RAD18对PCNA的单泛素化修饰,保证细胞能快速地启动跨损伤DNA合成,高效地对受损伤的DNA进行复制。因此,我们的实验创新性地发现E3连接酶RAD18识别其底物PCNA需要接头蛋白SIVAI,为UV损伤诱导的PCNA单泛素化修饰的调节机制提供了新的见解,填补了跨损伤DNA合成途径中遗留的一个重要空缺。