Startpunkt for replikation

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 29. maj 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Replikationsorigin ( replikationsorigin ) er et fragment af et nukleinsyremolekyle , hvorfra dets replikation begynder [1] . Strukturen af replikationsorigin ( nukleotidsekvens ) er forskellig i forskellige arter , men i alle organismer er den AT - rig og derfor lavtsmeltende sekvens. Startpunktet for replikation og tilstødende nukleinsyrefragmenter, der ikke er adskilt af termineringssteder, udgør en replikationsenhed - replikon . DNA-replikation kan starte fra replikationsorigin i en eller to retninger [2] .

Kromosomer og plasmider af prokaryoter indeholder én, sjældent flere kilder til DNA-replikation ; eukaryote kromosomer har mange sådanne punkter [2] . Også RNA-replikationsoprindelse er blevet fundet i RNA-holdige vira , for eksempel i vira indeholdende dobbeltstrenget RNA.

Før replikationens start er et præreplikationskompleks sædvanligvis forbundet med replikationsoriginet .

Antal replikationsstartsteder i genomet

Det viroide genom indeholder et enkelt RNA-molekyle og som regel to replikationsstartsteder.
Det bakterielle genom er oftest repræsenteret af et enkelt DNA- molekyle ( kromosom ) med et enkelt replikationsorigin [3] .
Det arkæale genom består typisk af et enkelt cirkulært kromosom, der kan bære en til fire replikationsstartsteder [4] [5] .
Eukaryote genomer indeholder normalt mange replikationsstartsteder i hvert kromosom - op til hundrede tusinde i én menneskelig celle [6] . Et stort antal replikationskilder hjælper med at fremskynde processen med at fordoble et meget større , i forhold til prokaryoter, genetisk materiale. I gær kaldes replikationsoprindelsen ARS .

Navnene på genetiske loci , der inkluderer replikationsorigin, indeholder normalt bogstavkombinationen ori . Under konjugation begynder rullende hjulreplikation ved oriT -sekvensen af F-plasmidet. Det mitokondrielle DNA fra mange organismer indeholder to ori-sekvenser. Hos mennesker kaldes de oriH og oriL for henholdsvis den tunge og lette DNA-streng.

Struktur af replikeringsstartpunkter

OriC Escherichia coli

Det genetiske locus, der indeholdt et enkelt replikationsorigin for kromosomet af Escherichia coli (E. coli) blev navngivet oriC . OriC består af 245 basepar og omfatter to funktionelle regioner: regionen med specifik binding af replikationsinitieringsfaktoren DnaA og regionen for den primære afvikling af DNA-helixen - DUE ( eng. DNA unwinding element ) [2] [7] [8] .

DNAA-bindingsområde

bindingsregionen indeholder talrige 9-mer-gentagelser, der tjener som DNA- bindingssteder DNA Disse gentagelser inkluderer DnaA-bokse , I-steder og τ-steder . DnaA-bokse er DNA-fragmenter med konsensussekvensen 5'-TTATNCACA-3'. OriC indeholder 5 DnaA-bokse, som omtales som R1-R5. Disse kasser adskiller sig i deres affinitet for DnaA: R1 og R4 har den højeste affinitet for DnaA ( Kd = 3-9 nmol ) og er placeret ved kanterne af DnaA-bindingsregionen i oriC . Affiniteten af DnaA-bokse til DnaA falder i rækkefølgen R1=R4>R2>R3=R5 [8] .

I-sites er 9-mer DNA-regioner, der adskiller sig fra DnaA-box-konsensussekvensen med 3-4 nukleotider. τ-steder er 6-mer-sekvenser af 5'-TGATCC-3'-typen. OriC indeholder 3 I-steder og 2 τ-steder [8] .

DnaA er en ATPase og kan eksistere i fri, ATP- eller ADP-bundet tilstand. R1 og R4 binder DnaA uanset dets tilstand. R2 har en gennemsnitlig affinitet for DnaA (sammenlignet med R1 og R4), R3, R5 og alle I- og τ-steder er relativt lave og binder dette protein hovedsageligt i den ATP-bundne tilstand [8] . I det meste af cellecyklussen er DnaA kun forbundet med de tre mest affinitetssteder: R1, R2 og R4. Det forbinder kun resten umiddelbart før initieringen af replikation i den ATP-bundne tilstand [7] .

Mellem DnaA-bindingsstederne er der én genkendelsesområde for E. coli histonlignende proteiner IHF og Fis . Ved at binde sig til DNA, bøjer disse proteiner det. IHF slutter sig til oriC kort før starten af replikation, det stimulerer DnaA til at lande på lavaffinitetssteder og initiere replikation. Det foreslås, at Fis-proteinet er involveret i koordineringen af replikationsinitiering og cellecyklus , og giver også synkron initiering på flere oriC'er i hurtigt delende celler. Det er kendt, at Fis-binding til oriC midlertidigt hæmmes umiddelbart før initiering [8] .

Område med primær afvikling af DNA-helixen

Regionen for primær afvikling af DNA-helixen omfatter tre AT-rige tretten-leddede gentagelser 5'-GATCTNTTNTTTT-3'. DnaA i kompleks med ATP binder til denne region før initiering. Binding af DnaA og andre proteiner til oriC inducerer formodentlig lokal torsionsstress i DNA, som sammen med negativ supercoiling fremmer adskillelse af to DNA-strenge i området med tretten-leddede gentagelser. Alle tre gentagelser skal bruges til at starte replikation [8] .

Methyleringssteder

OriC indeholder 11 palindromiske 5'-GATC-3'- methyleringssteder . Methylering udføres af enzymet DNA adenin methyltransferase (Dam) i N 6 positionen af adenin i begge DNA strenge. Nogle af methyleringsstederne overlapper med DnaA-bindingssteder. Begge DNA-strenge skal methyleres for at starte replikation. Replikation af oriC -regionen fører til fremkomsten af semi-methylerede replikationsstartsteder: datterstrengen af DNA forbliver umethyleret i oriC -regionen i ca. 13 minutter, i modsætning til andre 5'-GATC-3'-steder i genomet, som methyleres inden for halvandet minut efter replikation. Det semi-methylerede replikationsstartsted er inaktivt, således at forsinkelse af methylering forhindrer re-initiering for tidligt [2] [8] .

Noter

↑ Teknisk ordliste Edward K. Wagner, Martinez Hewlett, David Bloom og David Camerini Basic Virology Third Edition, Blackwell publishing, 2007 ISBN 1-4051-4715-6
↑ 1 2 3 4 Jocelyn Krebs. Kapitel 11. Replikonet // Lewins GENER X . - Jones & Bartlett Learning, 2011. - ISBN 0763766321 .
↑ Mott ML, Berger JM DNA-replikationsinitiering: mekanismer og regulering i bakterier // Nat . Rev. mikrobiol. : journal. - 2007. - Bd. 5 , nr. 5 . - S. 343-354 . - doi : 10.1038/nrmicro1640 . — PMID 17435790 .
↑ Kelman LM, Kelman Z. Multiple origins of repplication in archaea // Trends Microbiol . : journal. - 2004. - Bd. 12 , nr. 9 . - S. 399-401 . - doi : 10.1016/j.tim.2004.07.001 . — PMID 15337158 .
↑ Hyrien O., Rappailles A., Guilbaud G., Baker A., Chen CL, Goldar A., Petryk N., Kahli M., Ma E., d'Aubenton-Carafa Y., Audit B. ., Thermes C., Arneodo A. Fra simple bakterielle og arkæale replikoner til replikation N/U-domæner // J Mol Biol. - 2013. - Bd. 425, nr. 23 . - S. 4673-89. - doi : 10.1016/j.jmb.2013.09.021 . — PMID 24095859 .
↑ Nasheuer HP, Smith R., Bauerschmidt C., Grosse F., Weisshart K. Initiering af eukaryotisk DNA-replikation: regulering og mekanismer // Prog . Nucleic Acid Res. Mol. Biol. : journal. - 2002. - Bd. 72 . - S. 41-94 . - doi : 10.1016/S0079-6603(02)72067-9 . — PMID 12206458 .
↑ 1 2 Mott ML, Berger JM DNA-replikationsinitiering: mekanismer og regulering i bakterier // Nat Rev Microbiol. - 2007. - Bd. 5, nr. 5 . - S. 343-54. — PMID 17435790 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Ozaki S., Katayama T. DnaA-struktur, funktion og dynamik i initieringen ved den kromosomale oprindelse // Plasmid. - 2009. - Bd. 62, nr. 2 . - S. 71-82. - doi : 10.1016/j.plasmid.2009.06.003 . — PMID 19527752 .