Startpunkt för replikering

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 29 maj 2021; verifiering kräver 1 redigering .

Replikationsursprunget ( replikationsursprunget ) är ett fragment av en nukleinsyramolekyl från vilken dess replikation börjar [1] . Strukturen för replikationsursprunget ( nukleotidsekvensen ) skiljer sig åt i olika arter , men i alla organismer är den AT - rik och därför lågsmältande sekvens. Ursprungspunkten för replikation och intilliggande nukleinsyrafragment, som inte är åtskilda av termineringsställen, utgör en replikationsenhet - replikon . DNA-replikation kan starta från replikationsursprunget i en eller två riktningar [2] .

Kromosomer och plasmider av prokaryoter innehåller ett, sällan flera ursprung för DNA-replikation ; eukaryota kromosomer har många sådana punkter [2] . RNA -replikationsursprung har också hittats i RNA-innehållande virus , till exempel i virus som innehåller dubbelsträngat RNA.

Innan replikeringen startar är ett förreplikeringskomplex vanligtvis associerat med replikeringsursprunget .

Antal replikationsursprung i genomet

Viroidgenomet innehåller en enda RNA-molekyl och som regel två replikationsursprung.
Bakteriens genom representeras oftast av en enda DNA- molekyl ( kromosom ) med ett enda replikationsursprung [3] .
Det arkeala genomet består vanligtvis av en enda cirkulär kromosom som kan bära ett till fyra replikationsursprung [4] [5] .
Eukaryota genom innehåller vanligtvis många replikationsursprung i varje kromosom - upp till hundra tusen i en mänsklig cell [6] . Ett stort antal ursprung för replikation hjälper till att påskynda processen att fördubbla ett mycket större genetiskt material i förhållande till prokaryoter. I jäst kallas replikationsursprunget ARS .

Namnen på genetiska loci som inkluderar replikationsursprung innehåller vanligtvis bokstavskombinationen ori . Under konjugering börjar replikering av rullande hjul vid oriT- sekvensen för F-plasmiden. Mitokondrie-DNA från många organismer innehåller två ori-sekvenser. Hos människor kallas de oriH och oriL för den tunga respektive lätta DNA-strängen.

Struktur för replikeringsstartpunkter

OriC Escherichia coli

Det genetiska stället som innehåller ett enda replikationsursprung av kromosomen hos Escherichia coli (E. coli) benämndes oriC . OriC består av 245 baspar och inkluderar två funktionella regioner: regionen för specifik bindning av replikationsinitieringsfaktorn DnaA och regionen för den primära avlindningen av DNA-helixen - DUE ( eng. DNA unwinding element ) [2] [7] [8] .

DNAA-bindande region

DNA-bindande regionen innehåller många 9-mer-upprepningar som fungerar som DnaA- bindningsställen DNA Dessa upprepningar inkluderar DnaA-boxar , I-ställen och τ-ställen . DnaA-boxar är DNA-fragment med konsensussekvensen 5'-TTATNCACA-3'. OriC innehåller 5 DnaA-boxar, som kallas R1-R5. Dessa rutor skiljer sig i sin affinitet för DnaA: R1 och R4 har den högsta affiniteten för DnaA ( Kd = 3–9 nmol ) och är belägna vid kanterna av den DnaA-bindande regionen i oriC . Affiniteten för DnaA-boxar för DnaA minskar i ordningen R1=R4>R2>R3=R5 [8] .

I-ställen är 9-mer DNA-regioner som skiljer sig från DnaA-boxens konsensussekvens med 3–4 nukleotider. τ-ställen är 6-mersekvenser av 5'-TGATCC-3'-typen. OriC innehåller 3 I-platser och 2 τ-platser [8] .

DnaA är ett ATPas och kan existera i det fria, ATP- eller ADP-bundna tillståndet. R1 och R4 binder DnaA oavsett dess tillstånd. R2 har en genomsnittlig affinitet för DnaA (jämfört med R1 och R4), R3, R5 och alla I- och τ-ställen är relativt låga och binder detta protein huvudsakligen i det ATP-bundna tillståndet [8] . Under större delen av cellcykeln är DNA associerat med endast de tre mest affinitetsställen: R1, R2 och R4. Den förenar resten först omedelbart före initieringen av replikering i det ATP-bundna tillståndet [7] .

Mellan DnaA-bindningsställena finns det en igenkänningsregion för E. coli histonliknande proteiner IHF och Fis . Genom att binda till DNA böjer dessa proteiner det. IHF ansluter sig till oriC kort innan replikeringen startar, det stimulerar DnaA att landa på platser med låg affinitet och initiera replikation. Det föreslås att Fis-proteinet är involverat i koordineringen av replikationsinitiering och cellcykeln , och ger också synkron initiering på flera oriCs i snabbt delande celler. Det är känt att Fis-bindning till oriC tillfälligt hämmas omedelbart före initiering [8] .

Område för primär avveckling av DNA-helixen

Regionen för primär avlindning av DNA-helixen inkluderar tre AT-rika trettonledade upprepningar 5'-GATCTNTTNTTTT-3'. DnaA i komplex med ATP binder till denna region före initiering. Bindning av DnaA och andra proteiner till oriC inducerar förmodligen lokal vridningsstress i DNA, vilket, tillsammans med negativ supercoiling , främjar separation av två DNA-strängar i området med tretton-ledade upprepningar. Alla tre upprepningarna måste användas för att initiera replikering [8] .

Metyleringsplatser

OriC innehåller 11 palindromiska 5'- GATC -3'- metyleringsställen . Metylering utförs av enzymet DNA-adeninmetyltransferas (Dam) vid N6 - positionen av adenin i båda DNA-strängarna. Några av metyleringsställena överlappar DNA-bindningsställena. Båda DNA-strängarna måste metyleras för att initiera replikation. Replikation av oriC -regionen leder till uppkomsten av semi-metylerade replikationsursprung: dottersträngen av DNA förblir ometylerad i oriC -regionen i cirka 13 minuter, i motsats till andra 5'-GATC-3'-ställen i genomet, som metyleras inom en och en halv minut efter replikering. Det semi-metylerade replikationsursprunget är inaktivt, därför förhindrar fördröjning av metylering återinitiering för tidigt [2] [8] .

Anteckningar

↑ Teknisk ordlista Edward K. Wagner, Martinez Hewlett, David Bloom och David Camerini Basic Virology , tredje upplagan, Blackwell publishing, 2007 ISBN 1-4051-4715-6
↑ 1 2 3 4 Jocelyn Krebs. Kapitel 11. Replikonen // Lewins GENER X . - Jones & Bartlett Learning, 2011. - ISBN 0763766321 .
↑ Mott ML, Berger JM DNA-replikationsinitiering: mekanismer och reglering i bakterier // Nat . Varv. mikrobiol. : journal. - 2007. - Vol. 5 , nej. 5 . - s. 343-354 . - doi : 10.1038/nrmicro1640 . — PMID 17435790 .
↑ Kelman LM, Kelman Z. Multipel ursprung för replikering i archaea // Trender Microbiol . : journal. - 2004. - Vol. 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. Från enkla bakteriella och arkeala replikoner till replikering N/U-domäner // J Mol Biol. - 2013. - Vol. 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 av eukaryot DNA-replikation: reglering och mekanismer // Prog . Nucleic Acid Res. Mol. Biol. : journal. - 2002. - Vol. 72 . - S. 41-94 . - doi : 10.1016/S0079-6603(02)72067-9 . — PMID 12206458 .
↑ 1 2 Mott ML, Berger JM DNA-replikationsinitiering: mekanismer och reglering i bakterier // Nat Rev Microbiol. - 2007. - Vol. 5, nr 5 . - S. 343-54. — PMID 17435790 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Ozaki S., Katayama T. DnaA-struktur, funktion och dynamik i initieringen vid det kromosomala ursprunget // Plasmid. - 2009. - Vol. 62, nr 2 . - S. 71-82. - doi : 10.1016/j.plasmid.2009.06.003 . — PMID 19527752 .