Characterization of the human proliferating cell nuclear antigen physico-chemical properties: aspects of double trimer stability

Author： DeSouza Leroi V. Siu K.W. M. Lee Hoyun Naryzhny Stanislav N.

Publisher： NRC Research Press

ISSN： 1208-6002

Source： Biochemistry and Cell Biology, Vol.84, Iss.5, 2006-10, pp. : 669-676

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Abstract

Its toroidal structure allows the proliferating cell nuclear antigen (PCNA) to wrap around and move along the DNA fiber, thereby dramatically increasing the processivity of DNA polymerization. PCNA is also involved in the regulation of a wide spectrum of other biological functions, including epigenetic inheritance. We have recently reported that mammalian PCNA forms a double trimer complex, which may be critically important in coordinating DNA replication and other cellular functions. To gain a better understanding of the stability of PCNA complexes, we characterized the physico-chemical properties of the PCNA structure by in vivo and in vitro approaches. The data obtained by gel filtration and nondenaturing gel electrophoresis of native PCNA molecules confirm our previous observations, obtained using formaldehyde crosslinking, in which PCNA exists in the cell as a double trimer. We have also found that optimal pH (pH6.5–7.5) is critical for the stability of the PCNA structure. The presence or absence of ATP, dithiothreitol, and Mg²⁺ does not affect the stability of the PCNA trimer or double trimer. However, 0.02% SDS can effectively inhibit PCNA double trimer, but not single trimer, formation. Interestingly, glycerol and ammonium sulfate significantly destabilize both PCNA trimer and double trimer structures.Sa structure toroïdale permet à l’antigène PCNA («proliferating cell nuclear antigen») de s’enrouler et se mouvoir le long de la fibre d’ADN, augmentant de façon importante la processivité de la polymérisation de l’ADN. Le PCNA est aussi impliqué dans la régulation d’une vaste gamme de fonctions biologiques comme l’héritabilité épigénétique. Nous avons récemment rapporté que le PCNA mammifère forme un complexe en double trimère, ce qui pourrait être d’une grande importance dans la coordination de la réplication d’ADN et d’autres fonctions cellulaires. Afin de mieux comprendre la stabilité des complexes impliquant le PCNA, nous avons caractérisé les propriétés physico-chimiques de la structure du PCNA in vivo et in vitro. Les résultats obtenus par filtration sur gel et par électrophorèse sur gel non dénaturant du PCNA natif confirment nos observations initiales obtenues par pontage au formaldéhyde à l’effet que le PCNA se trouve dans la cellule sous forme de double trimère. Nous avons aussi trouvé que le pH optimal (pH6,5–7,5) est critique à la stabilité de la structure du PCNA. La présence ou l’absence d’ATP, de DTT et de Mg²⁺ n’affecte pas la stabilité du trimère ou du double trimère de PCNA. Cependant, 0,02 % de SDS peut inhiber la formation du double trimère de PCNA, mais pas celle du trimère simple. Fait intéressant, le glycérol et le sulfate d’ammonium déstabilizent de façon significative la structure des trimères simple et double de PCNA.