Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Репликацияға дейінгі кешен (pre RC) – ДНК репликациясының басталу кезеңінде репликация бастамасында құралатын ақуыздық кешен. ДНК репликациясының жүзеге асуы үшін pre RC-нің қалыптасуы қажет. Геномның толық және дұрыс репликациясы, әрбір жаңа жасушаның аталық жасушамен бірдей генетикалық ақпаратты мұраға алуын қамтамасыз етеді. Сәйкесінше, pre RC-нің қалыптасуы жасуша циклының өте маңызды бөлігі болып табылады.
A pre replication complex (pre RC) is a protein complex that forms at the origin of replication during the initiation step of DNA replication. Formation of the pre RC is required for DNA replication to occur. Complete and faithful replication of the genome ensures that each daughter cell will carry the same genetic information as the parent cell. Accordingly, formation of the pre RC is a very important part of the cell cycle.
Құралымдары
Организмдер дамып, күрделілігі арта келе, олардың RC-ге дейінгі кезеңдері де дамыды. Төменде өмірдің әр түрлі салалары бойынша RC-ге дейінгі кезеңнің құрауыштар жиынтығы берілген. Бактерияларда пре-RC-нің негізгі құрауышы – DnaA. Репликацияның бактериялық бастамасы (oriC) ішіндегі DnaA байланысатын барлық орындарымен толтырылғанда пре-RC толыққан болады. DnaA байланысатын oriC-дегі нақты орындар жасушада bORC (бактериялық бастаманы тану кешені) немесе пре-RC бар-жоғын анықтайды. Археялық пре-RC бактериялық пре-RC-ден өте ерекшеленеді және эукариоттық пре-RC-нің қарапайым моделі ретінде қызмет ете алады. Ол бір бастаманы тану кешені (ORC) ақуызынан, Cdc6/ORC1 және минихромосоманы сақтау (MCM) ақуызының гомогексамерінен тұрады. Sulfolobus islandicus репликациялық бастамасының бірін тану үшін Cdt1 гомологын пайдаланады. Эукариоттық пре-RC ең күрделі және жоғары реттелген пре-RC болып табылады. Көптеген эукариоттарда ол алты ORC ақуызынан (ORC1-6), Cdc6, Cdt1 және алты MCM ақуызының гетерогексамерінен (MCM2-7) тұрады. MCM гетерогексамері MCM гендерінің дупликациялануы және одан кейінгі эволюциялық айырмашылықтар нәтижесінде пайда болған болуы мүмкін. Schizosaccharomyces pombe (S. pombe) пре-RC басқа эукариоттардан ерекшеленеді; Cdc6 гомологы Cdc18 ақуызымен алмастырылған. Sap1 да S. pombe пре-RC-ге кіреді, өйткені ол Cdc18 байланысы үшін қажет. Xenopus laevis (X. laevis) пре-RC-де қосымша MCM9 ақуызы бар, ол MCM гетерогексамерін репликация бастамасына жүктеуге көмектеседі.
As organisms evolved and became increasingly more complex, so did their pre RCs. The following is a summary of the components of the pre RC amongst the different domains of life. In bacteria, the main component of the pre RC is DnaA. The pre RC is complete when DnaA occupies all of its binding sites within the bacterial origin of replication (oriC). The particular sites on the oriC that DnaA binds to determines if the cell has a bORC (bacterial Origin Recognition Complex) or a pre RC. The archaeal pre RC is very different from the bacterial pre RC and can serve as a simplified model of the eukaryotic pre RC. It is composed of a single origin recognition complex (ORC) protein, Cdc6/ORC1, and a homohexamer of the minichromosome maintenance (MCM) protein. Sulfolobus islandicus also uses a Cdt1 homologue to recognize one of its replication origins. The eukaryotic pre RC is the most complex and highly regulated pre RC. In most eukaryotes it is composed of six ORC proteins (ORC1 6), Cdc6, Cdt1, and a heterohexamer of the six MCM proteins (MCM2 7). The MCM heterohexamer arguably arose via MCM gene duplication events and subsequent divergent evolution. The pre RC of Schizosaccharomyces pombe (S. pombe) is notably different from that of other eukaryotes; Cdc6 is replaced by the homologous Cdc18 protein. Sap1 is also included in the S. pombe pre RC because it is required for Cdc18 binding. The pre RC of Xenopus laevis (X. laevis) also has an additional protein, MCM9, which helps load the MCM heterohexamer onto the origin of replication.
Көбейтудің шығу тегін тану
Репликацияның басталу тегін тану – алғашқы репликация кешенін (РК) құрудың маңызды қадамы. Өмірдің әртүрлі салаларында бұл процесс әртүрлі жолмен жүзеге асырылады. Прокариоттарда басталу тегін тану DnaA арқылы іске асырылады. DnaA, oriC-тегі 9 негіздік жұптан тұратын консенсус тізбегімен тығыз байланысады: 5' – TTATCCACA – 3'. DnaA-ның әртүрлі байланысу қабілетіне ие 5 мұндай 9 bp (R1-R5) және 4 консенсус емес (I1-I4) тізбек oriC-те кездеседі. DnaA, R4, R1 және R2 тізбектерімен жоғары, ал R5, I1, I2, I3 және R3 тізбектерімен төмен байланысу қабілетімен байланысады. Археяларда 1–3 репликация басталу тегі болады. Басталу тегі әдетте АТ-ға бай аймақтардан тұрады, олар архея түрлеріне қарай өзгереді. Археялық ORC ақуызы АТ-ға бай аймақтарды таниды және АТФ-қа тәуелді түрде ДНК-мен байланысады. Эукариоттарда әдетте бірнеше репликация басталу тегі болады; кем дегенде, әрбір хромосома үшін біреуі. Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) – TTTTTATG/ATTTA/T анықталған басталу тізбегіне ие жалғыз эукариот. Бұл басталу тізбегі ORC1-5 арқылы танылады. ORC6, S. cerevisiae-да ДНК-мен байланысатыны белгісіз. S. pombe және жоғары эукариоттардағы басталу тізбектері жақсы анықталмаған. Дегенмен, басталу тізбектері әдетте АТ-ға бай болады немесе бүгілген немесе қисық ДНК топологиясын көрсетеді. ORC4 ақуызы S. pombe-де репликация басталу тегінің АТ-ға бай бөлігімен АТ-ізбен байланысады. Жоғары эукариоттарда басталу тегін тану механизмі толыққанды түсініксіз, бірақ ORC1-6 ақуыздары байланысу үшін ерекше ДНК топологиясына тәуелді деп есептеледі. Археялардың алғашқы репликация кешенін құруы ORC-нің басталу тегімен байланысуын қажет етеді. Осыдан кейін Cdc6 және MCM гомогексамерлік кешені бірізділікпен байланысады. Эукариоттарда ең күрделі алғашқы репликация кешені қалыптасады. ORC1-6 басталу тегіне байланысқаннан кейін Cdc6 тартылады. Cdc6 лицензиялық факторлар Cdt1 және MCM2-7-ді тартады. Cdt1 байланысы және ORC мен Cdc6-ның АТФ гидролизі MCM2-7-ді ДНК-ға жүктеуге мүмкіндік береді. ORC және Cdc6 ақуыздарына қарағанда MCM ақуыздарының стехиометриялық артықшылығы бар, бұл әрбір репликация басталу тегіне бірнеше MCM гетерогексамерлері байланысқан болуы мүмкін екенін көрсетеді. S. cerevisiae-да CDK-лар G1, S және G2 фазаларының соңғы кезеңдерінде MCM2-7 және Cdt1-ді ядродан шығару арқылы, Cdc6-ны протеасомамен ыдыратуға бағыттап, және ORC1-6-ны хроматиннен фосфорилдеу арқылы репликациялық кешеннің қалыптасуын болдырмайды. Белгілі мутациялар ORC1, ORC4, ORC6, CDT1 және CDC6 гендерінде кездеседі.
Recognition of the origin of replication is a critical first step in the formation of the pre RC. In different domains of life this process is accomplished differently. In prokaryotes, origin recognition is accomplished by DnaA. DnaA binds tightly to a 9 base pair consensus sequence in oriC; 5' – TTATCCACA – 3'. There are 5 such 9 bp sequences (R1 R5) and 4 non consensus sequences (I1 I4) within oriC that DnaA binds with differential affinity. DnaA binds R4, R1, and R2 with high affinity and R5, I1, I2, I3, and R3 with lesser affinity. Archaea have 1–3 origins of replication. The origins are generally AT rich tracts that vary based on the archaeal species. The singular archaeal ORC protein recognizes the AT rich tracts and binds DNA in an ATP dependent fashion. Eukaryotes typically have multiple origins of replication; at least one per chromosome. Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) is the only known eukaryote with a defined initiation sequence TTTTTATG/ATTTA/T. This initiation sequence is recognized by ORC1 5. ORC6 is not known to bind DNA in S. cerevisiae. Initiation sequences in S. pombe and higher eukaryotes are not well defined. However, the initiation sequences are generally either AT rich or exhibit bent or curved DNA topology. The ORC4 protein is known to bind the AT rich portion of the origin of replication in S. pombe using AT hook motifs. The mechanism of origin recognition in higher eukaryotes is not well understood but it is thought that the ORC1 6 proteins depend on unusual DNA topology for binding. The pre RC of archaea requires ORC binding of the origin. After this, Cdc6 and the MCM homohexameric complex bind in a sequential fashion. Eukaryotes have the most complex pre RC. After ORC1 6 bind the origin of replication, Cdc6 is recruited. Cdc6 recruits the licensing factor Cdt1 and MCM2 7. Cdt1 binding and ATP hydrolysis by the ORC and Cdc6 load MCM2 7 onto DNA. There is a stoichiometric excess of the MCM proteins over the ORC and Cdc6 proteins, indicating that there may be multiple MCM heterohexamers bound to each origin of replication. In S. cerevisiae, CDKs prevent formation of the replication complex during late G1, S, and G2 phases by excluding MCM2 7 and Cdt1 from the nucleus, targeting Cdc6 for degradation by the proteasome, and dissociating ORC1 6 from chromatin via phosphorylation. Known mutations are in the ORC1, ORC4, ORC6, CDT1, and CDC6 genes.