Back to chapter

7.9:

Перезапуск заблокированных вилок репликации

JoVE Core
Moleküler Biyoloji
This content is Free Access.
JoVE Core Moleküler Biyoloji
Restarting Stalled Replication Forks

Diller

Paylaş

При остановке вилки репликации, ДНК-полимеразы останавливает синтез зарождающейся ДНК. Но геликаза продолжает разматывать двухцепочечную ДНК ещё немного, прежде чем отмежеваться. Далее, Белок репликации A или RPA, связывает и защищает эту избыточную одноцепочечную ДНК на заглохшей вилке.Кодированная с RPA одноцепочечная ДНК затем рекрутирует Rad9-Rad1-Hus1, или комплекс 9-1-1, который в свою очередь Включает привязку ATR. Скрепление ATR запускается Фосфорилированием Chk1. И Chk1, в свою очередь, фосфорилирует Фосфатазу Cdc25.Фосфорилирование означает это Cdc25 не может принять далее фосфаты из клетка Белок-регулятор Cdk1. Таким образом, Cdk1 остается неактивным, и цикл клетка приостановлен. Затем, перед началом ремонта, рекомбинационный белок, Rad51 заменяет RPA одноцепочечной ДНК.Затем, чтобы запустить реверсирование вилки, Rad51 загружает фермент, SMARCAL1, на ДНК, который действует как рекомбинатор геликаза, и склеивает вновь синтезированные цепи вместе и образуют четырехсторонний узел связи, который напоминает куриную лапку. Этот процесс называется регрессия вилки. Существует два способа устранить регрессию вилки.В первом BRCA2 стабилизирует Ядерной филамент Rad51 между пальцами куриной ножки и защищает ремоделированную вилку от деградации нуклеазами. Зарождающаяся отстающая цепь может служить шаблоном для расширения ведущей цепи, таким образом, обходя пораженные участки на родительской ветви. И, наконец, SMARCAL1 меняет направление вилки регрессии путем рекомбинации родительской цепи.В этом случае очаг поражения остается в родительской цепи но переключатель шаблона позволяет реплицированной ДНК оставаться нетронутой. Второй путь урегулирования регрессии вилки Происходит при отсутствии BRCA2. На этот раз, четырёхстронний узел куриная лапка”расслаивается зависящей от структуры эндонуклеаза, Mus81, в комплексе с эндонуклеазой узла, Mms4.Расслоение генерирует двухцепочечные разрывы, который могут быть отремонтированы гомологичной рекомбинацией.

7.9:

Перезапуск заблокированных вилок репликации

Репликация ДНК инициируется в сайтах, содержащих предопределенные последовательности ДНК, известные как точки начала репликации. ДНК расплетается в этих сайтах с помощью хеликазы поддержания минихромосом (MCM) и других факторов, таких как Cdc45 и связанный с ним комплекс GINS. Разделенные одиночные цепи защищаются репликационным белком A (RPA) до тех пор, пока ДНК-полимераза не начнет синтезировать ДНК на 5’-конце цепи в том же направлении, что и репликационная вилка. Чтобы предотвратить распад репликационной вилки, комплекс защиты репликативной вилки (FPC) движется вместе с растущей вилкой. Этот консервативный белковый комплекс можно обнаружить у эукариот, и он состоит из таких белков, как Tim, Tipin, And1 и Claspin.

В лаборатории репликативные вилки могут быть остановлены действием гидроксимочевины. Гидроксимочевина истощает клеточные пулы дНТФ, которые необходимы ДНК-полимеразе для синтеза ДНК. Когда дНТФ недоступны, синтез ДНК замедляется и в конечном итоге полностью останавливается. Таким образом, остановка репликативных вилок в живых клетках связана с неактивностью ДНК-полимеразы.

FPC связывает активность полимеразы с активностью геликазы. Таким образом, даже когда полимераза останавливается, геликаза продолжает раскручивать ДНК, чтобы произвести избыток одноцепочечной ДНК (оцДНК), прежде чем она остановится. Эта избыточная оцДНК напоминает одноцепочечные выступы, обрезанные при репарации двунитевыхных разрывов. Чтобы стабилизировать структуру, белки RPA связываются с оцДНК и привлекают белки ATR. Связывание ATR активирует белок-регулятор клеточного цикла Chk1, чтобы блокировать запуск точек начала репликации и останавить клеточный цикл для репарации ДНК. Таким образом, оцДНК служит мощным сигналом, связывающим повреждение ДНК с репарацией.

Önerilen Okuma

  1. Meng, Xiangzhou, and Xiaolan Zhao. "Replication fork regression and its regulation." FEMS yeast research 17, no. 1 (2017).
  2. Quinet, Annabel, Delphine Lemaçon, and Alessandro Vindigni. "Replication fork reversal: players and guardians." Molecular cell 68, no. 5 (2017): 830-833.