DNA감기소자

DNA unwinding element
DU에서 DNA가 풀리면서 DNA 복제를 위한 복제 포크가 형성됩니다.

DNA 풀림 요소(DUE 또는 DNAUE)는 DNA [1]합성을 위한 복제의 원점에서 DNA의 이중나선 구조를 여는 시작 부위이다.A-T가 풍부하고 헬리컬 [2]안정성이 낮기 때문에 쉽게 변성되므로 단일 가닥 영역을 원점 인식 복합체로 인식할 수 있다.

DU는 원핵 생물과 진핵 생물 모두에서 발견되지만, 효모와 박테리아 기원인 Huang Kowalski에 [3][4]의해 처음 발견되었다.DNA 언와인딩에 의해, 새로운 단일 [1]스트랜드에의 레플리케이션 머신의 액세스가 가능하게 됩니다.진핵생물에서 DU는 복제 [3]개시에 필요한 DNA-unwinding element binding(DUE-B) 단백질의 결합 부위이다.원핵생물에서, DU는 DnaA 결합 [2]도메인의 5' 말단 측면에 있는 탠덤 컨센서스 배열의 형태로 발견된다.이러한 A-T 리치 요소에서 풀리는 작용은 음의 초코일 힘에 의해 발생원 결합 단백질이 없어도 발생하므로 에너지적으로 유리한 [2]작용이다.DU 는, 통상, 레플리케이션의 [4][5]송신원의 30 ~100 bp 에 걸쳐 검출됩니다.

기능.

황 코왈스키가 [4]발견한 것처럼 DU의 특정 풀림에 따라 단일 가닥 DNA의 복제 부위에서 시작 복합체 조립이 가능하다.DNA 헬리케이스와 관련 효소는 이제 풀리지 않은 영역에 결합할 수 있으며 복제 포크 시작을 생성한다.이 듀플렉스 스트랜드 영역의 풀림은 특정 베이스 스택의 상호작용에 의해 야기되는 헬리컬 불안정성에 의해 발생하는 낮은 자유 에너지 요건과 대응 [4][6]슈퍼 코일링과 관련되어 있습니다.음의 슈퍼코일은 비틀림 [5]응력의 감소로 인해 녹을 때 DNA가 안정되도록 합니다.박테리아와 효모의 복제 기원에서 발견되며 일부 [5]포유동물에도 존재합니다.길이는 [4][5]30-100bp 사이입니다.

원핵생물

원핵생물에서, 대부분의 시간 동안 DNA 복제는 DNA 배열의 단일 가닥에서 하나의 단일 복제 기원에서 발생합니다.이 게놈이 선형이든 원형이든, 박테리아는 [7]복제에 필요한 자체 기구를 가지고 있다.

과정

박테리아에서는 단백질 DnaA가 복제 [8]개시제이다.그것은 DnaA 박스 시퀀스에서 OriC에 로드되어 필라멘트를 결합하고 조립하여 이중화를 열고 DnaC의 도움을 받아 DnaB 헬리카제를 모집합니다.DnaA는 보존성이 높고 두 개의 DNA 결합 도메인을 가지고 있다.이 DnaA 박스 바로 위에는 3개의 탠덤 13m 시퀀스가 있습니다.5'부터 3'까지 L, M, R로 라벨이 붙은 이 탠덤 배열이 세균성 DUE이다.이들 A-T 리치 영역 중 3개 중 2개(M 및 R)는 DnaA가 DnaA 박스에 결합하면 풀림 듀플렉스에 근접하여 풀림 상태가 된다.이 DnaA 박스에서 가장 멀리 떨어진 최종 13mer 배열 L은 결국 그것을 둘러싼 DnaB 헬리케이스에서 풀린다.이것은 DNA 복제를 [2]진행하기 위한 복제 버블을 형성합니다.

고세균은 복제의 기원을 찾기 위해 진핵생물 기원 인식 복합체의 단순한 상동성을 사용합니다. 원점 인식 상자(ORB)[9]라고 불리는 배열에서.

호감도

이들 3개의 DU의 풀림은 DNA 복제를 시작하기 위해 필요한 단계입니다.DnaA 박스 시퀀스에서 이중 용융으로부터 멀리 떨어진 당김이 M 및 R DUE 부위에서 용융을 유도합니다.더 멀리 있는 L 부위는 DnaB 결합에 의해 풀린다.이러한 13-mer 부위의 풀림은 ORIC 결합 단백질과는 무관하다.풀림을 일으키는 것은 [2]음의 슈퍼코일 생성입니다.

세 개의 E.coli DUT에서 DNA 풀림 속도는 핵 공명 분광법을 통해 실험적으로 비교되었다.생리학적 조건에서, 각각의 A-T 리치 시퀀스의 개방 효율은 서로 달랐다.그 주된 원인은 멀리 떨어져 있는 다른 [2]배열 때문입니다.

또한 AT/TA 염기쌍의 용융은 GC/CG 쌍의 용융보다 훨씬 더 빠른 것으로 밝혀졌다−1(15-240s와 비교).이는−1 A-T 시퀀스가 쉽게 [2]풀리기 때문에 DUE 요소에서 진화적으로 선호된다는 생각을 뒷받침한다.

컨센서스 시퀀스

E.coli에서 DU로 식별된 3개의 13-mer 배열은 문서화된 모든 장내세균의 복제 원점에서 잘 보존된다.보존된 세균의 비교를 통해 일반적인 합의 배열을 만들어 11 염기 배열을 형성했다.E.coli는 13-mer 염기서열 내에 oriC에 11개의 염기컨센서스 염기서열 중 9개의 염기를 포함한다.이 염기서열은 게놈 [2]염기서열 내의 다른 곳이 아닌 복제의 단일 기원에서만 발견됩니다.

진핵생물

진핵생물의 복제 메커니즘은 원핵생물의 복제 메커니즘과 비교적 비슷한 방식으로 작동하지만 더 미세하게 조정된 조절 [10]하에 있다.각각의 DNA 분자가 한 번만 복제되고 이것이 적절한 시간에 [7]적절한 위치에서 발생하는지 확인할 필요가 있다.조직마다 다르게 분열의 시작을 조정하는 세포 외 신호에 반응하여 작동합니다.외부 신호는 사이클린 의존성 키나아제(CDK)를 활성화하여 [10]복합체를 형성하는 사이클린의 생산을 통해 S상에서의 복제를 유발한다.

진핵생물에서의 DNA 복제는 기원에 결합하는 기원 인식 복합체(ORC)에 의해 시작된다.이는 G셀 단계에서1 발생하며, 셀 사이클을 S 단계로 전진시키는 역할을 합니다.이 바인딩을 통해 추가 요인 바인딩을 통해 Pre-Replicative Complex(RC 이전)를 생성할 수 있습니다.프리RC는 사이클린 의존성 키나제(CDK)와 Dbf4 의존성 키나제(DDK)가 결합할 때 개시된다.그 후 개시 복합체는 MCM 헬리케이스 활성화제 Cdc45의 도입과 [10][11]원점에서의 듀플렉스의 후속 해체를 가능하게 한다.

진핵생물에서의 복제는 시퀀스 상의 여러 부위에서 시작되며 동시에 여러 복제 포크를 형성한다.이 효율성은 [10]복제에 필요한 대규모 게놈에 필요합니다.

진핵생물에서 뉴클레오솜 구조는 복제 [4]개시를 복잡하게 할 수 있다.DUE에 대한 DU-B의 접근을 차단할 수 있기 때문에, 트랜스크립션의 [4]개시를 억제할 수 있습니다.레이트를 방해할 수 있습니다.그러나 진핵생물 DNA의 선형적 성질 대 원핵생물 원형 DNA는 일단 핵소체에서 [4]제대로 분리되면 이중성을 푸는 것이 더 쉽다.DU의 활성은 ABF1과 [4]같은 전사 인자에 의해 조절될 수 있습니다.

효모균

진핵생물 복제를 잘 나타내는 일반적인 효모 모델 시스템은 사카로미세스 세레비시아이다.[12]Plasmid에서 변환되어 잘 유지되는 자율 복제 시퀀스(ARS)를 보유하고 있습니다.이러한 ARS의 일부는, 레플리케이션의 발신기지로서 기능하는 것으로 인식되고 있습니다.이러한 ARS는 3개의 도메인 A, B 및 C로 구성됩니다.A 도메인은 ARS Consensu[5] 시퀀스가 존재하는 도메인으로 ACS라고 합니다.B 도메인에는 DU가 포함되어 있습니다.마지막으로 C 도메인은 단백질-단백질 [12]상호작용을 촉진하기 위해 필요하다.ARS는 [12]30-40kb마다 반복되는 16개의 염색체에 분포한다.

종간에 이러한 ARS 시퀀스는 가변적이지만 A, B 및 C 도메인은 잘 [12]보존됩니다.DU(도메인 B)가 변경되면 복제 시작 시 ARS 전체의 기능이 저하됩니다.이는 이미노 교환과 NMR [2]분광법을 이용한 연구를 통해 확인되었다.

포유동물

현재까지 일부 포유류의 복제에서 발견된 DU.일반적으로 포유류의 레플리케이션 기원은 거의 분석되지 않았기 때문에 정의된 레플리케이션 [5]기원에 있어서 DU가 얼마나 널리 퍼져 있는지 판단하기가 어렵습니다.

인간의 세포는 아직도 그 [5]기원에 대한 자세한 내용을 거의 가지고 있지 않다.복제는 c-myc 및 β-글로빈 유전자와 같은 알려진 단백질과 관련된 큰 시작 구역 영역에서 시작되는 것으로 알려져 있다.효모세포와 [5]거의 같은 작용을 하는 것으로 생각되는 DU를 가진 것.

포유동물 세포에서 플라스미드의 기원으로 인해 SV40은 T-ag 헥사머와 관련되어 있으며, 스트랜드 [4]풀림의 호감을 높이기 위해 반대쪽 슈퍼코일을 도입하는 것으로 밝혀졌다.

DU를 가진 포유류는 풀리지 않은 DNA의 단일 가닥 안정성을 제공하는 구조 형성 능력의 증거를 보여 왔다.이것들은 십자형, 분자 내 삼중관절 [5]등을 포함한다.

DU결합단백질

DNA 풀림 요소 단백질(DU-B)은 진핵생물에서 [3]발견됩니다.

이들은 다양한 동물 종(어류, 양서류, 설치류)[3]에서 발견되는 [3]DUE-B 염기서열 상동성과 결합함으로써 가닥 분리를 개시하는 역할을 한다.DUE-B는 이 C-terminus를 [3]인식함으로써 DUE에 바인드되는 C-terminal 도메인을 디오더화했습니다.이 상호 [3]작용에 관련된 다른 시퀀스 고유성은 없습니다.DU-B 시퀀스의 길이에 따라 돌연변이를 유도함으로써 확인되지만, 모든 경우 이량화 능력은 [3]그대로 유지된다.DNA와 결합하면 C 말단이 질서화되며, 단백질 분해효소 [3]분해에 대해 더 큰 안정성을 제공한다.DU-B는 총 209개의 잔류물이며, 그 중 [3]58개는 DU에 결합될 때까지 흐트러진다. DU-B는 [3]기능하기 위해 ATP를 가수분해한다.또한 아미노아실-tRNA 합성효소와 유사한 배열을 가지며, 이전에 그렇게 [13]분류되었다.DUU-B는 [3]호모디머를 형성하여 확장 베타 시트 2차 구조를 형성합니다.이들 호모디머 중 2개가 합쳐져 전체적인 비대칭 DUY-B 구조를 [3]형성합니다.

프리RC의 형성에 있어서, Cdc45는 [11]DU-B와의 상호작용을 통해 활성을 위해 DU에 국소화된다.이중 풀림 및 복제 시작을 [11]허용합니다.

인간의 경우, DU-B는 효모 [13]맞춤법보다 60개의 아미노산이 더 길다.둘 다 주로 [13]핵에 국한되어 있어요

DU-B 레벨은 셀 [13]사이클에 관계없이 일정한 양입니다.그러나 S 단계에서는 DU-B가 일시적으로 인산화되어 조기 [13]복제를 방지할 수 있다.DUE-B 액티비티는 공유적으로 [13]제어된다.DUE 영역에서 이러한 DU-B의 집합은 국소 키나제와 포스파타아제 [13]활성에 의존한다.DU-B는 또한 siRNA에 의해 하향 조절될 수 있으며 확장된 G1 [13]단계에 관여했다.

변환의 의미

DU 부위의 풀림을 저해하는 돌연변이는 DNA 복제 [14]활동을 직접적으로 방해한다.이는 DU 영역의 결손/변경, 반응성 시약 추가 또는 특정 핵산가수분해효소 [4]추가의 결과일 수 있습니다.그러나 DU 부위는 단백질 결합 [4]부위의 염기를 변경할 때 점 돌연변이에 상대적으로 둔감하며 활동을 유지한다.대부분의 경우 온도를 [4]높이면 DU활성을 부분적으로 회복할 수 있습니다.DU 사이트를 다시 추가해도 [3]복구할 수 있습니다.

DUE에 대한 변이가 심각하여 DUE-B에 바인드할 수 없는 경우 Cdc45는 관련지을 수 없으며 c-myc 전사인자에 바인드되지 않습니다.이는 DU 시퀀스의 질병 관련(ATTCT)(n) 길이 확장에서 회복될 수 있다.DU활성이 과도하게 회복되면, 원점 형성과 세포 주기 진행을 [11]조절하지 못할 수 있습니다.

진핵생물에서, DU-B가 녹아웃되면, 세포는 DNA 복제가 일어나는 사이클의 S 단계로 가지 않을 것이다.아포토시스가 [3]증가하게 됩니다.그러나 DU-B를 재첨가함으로써 다른 종으로부터도 활성을 회복할 수 있다.이것은 DU-B가 [3]종 간에 상동성이기 때문이다.예를 들어 Xenopus 달걀의 DU-B가 돌연변이가 되면 DNA 복제는 이루어지지 않지만 Hela DUE-B를 추가하여 완전한 [3]기능을 회복할 수 있습니다.

레퍼런스

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