D루프

D-loop
이 기사는 DNA 구조에 관한 것이다.전달 RNA 분자의 D 암 끝을 형성하는 RNA의 루프는 D 암을 참조하십시오.

분자생물학에서 치환루프 또는 D-루프는 이중가닥 DNA 분자의 두 가닥이 스트레칭으로 분리되고 세 번째 DNA 가닥에 의해 분리되는 DNA 구조이다.R-루프는 D-루프와 유사하지만, 이 경우 세 번째 가닥은 DNA가 아닌 RNA입니다.세 번째 가닥은 주 가닥 중 하나를 보완하는 염기서열을 가지며, 주 가닥과 쌍을 이루며, 따라서 영역의 다른 보완적인 주 가닥을 치환한다.따라서 그 영역 내에서 그 구조는 3가닥 DNA의 한 형태이다.용어를 소개하는 논문의 다이어그램은 대문자 "D"와 유사한 형태의 D-루프를 나타내며, 여기서 치환된 가닥이 "D"[1]의 루프를 형성한다.

D-루프는 DNA 복구, 텔로미어, 그리고 미토콘드리아 원형 DNA 분자의 반안정적 구조를 포함한 많은 특정한 상황에서 발생한다.

미토콘드리아에서

1971년 Caltech의 연구원들은 성장하는 세포에서 나온 원형 미토콘드리아 DNA가 치환 [1]루프라고 불리는 세 가닥의 짧은 부분을 포함하고 있다는 것을 발견했다.그들은 세 번째 가닥이 분자의 무거운 가닥(또는 H-스트랜드)의 복제된 부분이며, 그것이 대체되었고, 수소가 가벼운 가닥(또는 L-스트랜드)에 결합되었다는 것을 발견했다.그 후, 세 번째 가닥은 개시 직후에 정지된 무거운 가닥의 복제에 의해 생성된 초기 세그먼트이며, 종종 그 [2]상태로 일정 기간 유지된다는 것이 밝혀졌다.D-루프는 미토콘드리아 DNA 분자의 주요 비코드 영역인 제어 영역 또는 D-루프 영역에서 발생합니다.

미토콘드리아 DNA의 복제는 D-루프 영역에서 시작되는 두 가지 다른 방법으로 발생할 수 있습니다.[3]한 가지 방법은 원형 분자의 상당한 부분(예: 3분의 2)을 통해 무거운 가닥의 복제를 계속하고, 그 후 빛 가닥의 복제를 시작합니다.보다 최근에 보고된 모드는 D-루프 영역 내의 다른 원점에서 시작하여 양쪽 [3][4]스트랜드를 동시에 합성하는 커플링 스트랜드 복제를 사용합니다.

D-루프 영역 내의 특정 염기는 보존되지만, 큰 부분은 매우 가변적이며, 이 영역은 척추동물의 [5]진화 역사 연구에 유용한 것으로 입증되었다.이 영역은 DNA [6]복제의 시작과 관련된 D-루프 구조 바로 옆에 있는 두 개의 미토콘드리아 DNA에서 RNA 전사를 위한 촉진제를 포함한다.D-루프 시퀀스는 [7]암 연구에도 관심이 있다.

D-루프의 기능은 아직 명확하지 않지만, 최근의 연구에 따르면 D-루프가 미토콘드리아 핵이드의 [8][9]구성에 관여하는 것으로 나타났다.

텔로미어 단위

1999년에 염색체의 끝을 덮는 텔로미어는 T-루프(Telomere-loop)[10]라고 불리는 라리아와 같은 구조에서 끝낸다고 보고되었다.이것은 염색체 양쪽 가닥의 루프이며, 3' 가닥 끝이 가닥 쌍을 침범하여 D-루프를 형성함으로써 이중 가닥 DNA의 초기 지점에 결합됩니다.관절은 쉘레틴 단백질 POT1에 [11]의해 안정화된다.D-루프 스플라이스에 의해 완성된 T-루프는 염색체의 끝을 [12]손상으로부터 보호합니다.

DNA 수복 중

이중 가닥 DNA 분자가 양쪽 가닥이 끊어졌을 때, 이배체 진핵 세포에서 사용할 수 있는 한 가지 복구 메커니즘은 상동 재조합 복구입니다.이것은 두 개의 이중가닥 조각을 다시 결합하기 위해 올바른 정렬을 하기 위한 템플릿으로서 손상된 염색체와 상동하는 온전한 염색체를 사용합니다.이 과정 초기에, 한 조각의 한 가닥이 온전한 염색체의 한 가닥에 매치되고, 그 가닥은 온전한 염색체의 다른 가닥을 대체하면서 D-루프를 형성하는데 사용된다.재결합에 영향을 미치기 위해 다양한 결합 [13]및 합성 단계가 뒤따릅니다.

인간에서 단백질 RAD51은 D-루프의 상동 탐색과 형성에 중심적이다.대장균은 단백질 RecA에 [14]의해 같은 기능을 한다.

감수성 재조합

이중 가닥 절단 또는 간극에 의해 시작된 감수성 재조합의 현재 모델, 이어서 상동 염색체 및 가닥 침투를 통해 재조합 복구 과정을 시작합니다.틈새를 수리하면 측면 영역의 교차(CO) 또는 비 교차(NCO)가 발생할 수 있습니다.CO 재조합은 위의 오른쪽 그림과 같이 이중 홀리데이 접합(DHJ) 모델에 의해 발생하는 것으로 생각됩니다.NCO 재조합체는 주로 왼쪽의 그림과 같이 합성 의존성 스트랜드 아닐링(SDSA) 모델에 의해 발생하는 것으로 생각됩니다.대부분의 재조합 이벤트는 SDSA 유형으로 보입니다.

감수분열 중 이중가닥 손상, 특히 이중가닥 파손의 복구는 첨부 도표에 설명된 재조합 프로세스에 의해 이루어진다.그림과 같이 D-루프는 이러한 손상의 감수성 재조합 수복에 중심적인 역할을 한다.이 과정에서 Rad51 및 Dmc1 재조합효소는 3' 단일사슬 DNA(ssDNA) 꼬리를 결합시켜 온전한 상동성 이중사슬 DNA(dsDNA)[15]를 탐색하는 나선형 핵단백질 필라멘트를 형성한다.일단 상동 배열이 발견되면, 재조합 효소는 D-루프를 형성하기 위해 상동 dsDNA로의 ssDNA 말단 침투를 촉진한다.가닥 교환 후, 상동 재조합 중간체들은 최종 재조합 염색체를 형성하기 위해 두 가지 다른 경로 중 하나에 의해 처리된다(그림 참조).

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Kasamatsu, H.; Robberson, D. L.; Vinograd, J. (1971). "A novel closed-circular mitochondrial DNA with properties of a replicating intermediate". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 68 (9): 2252–2257. Bibcode:1971PNAS...68.2252K. doi:10.1073/pnas.68.9.2252. PMC 389395. PMID 5289384.
  2. ^ Doda, J. N.; Wright, C. T.; Clayton, D. A. (1981). "Elongation of displacement-loop strands in human and mouse mitochondrial DNA is arrested near specific template sequences". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 78 (10): 6116–6120. Bibcode:1981PNAS...78.6116D. doi:10.1073/pnas.78.10.6116. PMC 348988. PMID 6273850.
  3. ^ a b Fish, J.; Raule, N.; Attardi, G. (2004). "Discovery of a major D-loop replication origin reveals two modes of human mtDNA synthesis" (PDF). Science. 306 (5704): 2098–2101. Bibcode:2004Sci...306.2098F. doi:10.1126/science.1102077. PMID 15604407. S2CID 36033690.
  4. ^ Holt, I. J.; Lorimer, H. E.; Jacobs, H. T. (2000). "Coupled leading- and lagging-strand synthesis of mammalian mitochondrial DNA". Cell. 100 (5): 515–524. doi:10.1016/s0092-8674(00)80688-1. PMID 10721989.
  5. ^ Larizza, A.; Pesole, G.; Reyes, A.; Sbisà, E.; Saccone, C. (2002). "Lineage specificity of the evolutionary dynamics of the mtDNA D-loop region in rodents". Journal of Molecular Evolution. 54 (2): 145–155. Bibcode:2002JMolE..54..145L. doi:10.1007/s00239-001-0063-4. PMID 11821908. S2CID 40529707.
  6. ^ Chang, D. D.; Clayton, D. A. (1985). "Priming of human mitochondrial DNA replication occurs at the light-strand promoter". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (2): 351–355. Bibcode:1985PNAS...82..351C. doi:10.1073/pnas.82.2.351. PMC 397036. PMID 2982153.
  7. ^ Akouchekian, M.; Houshmand, M.; Hemati, S.; Ansaripour, M.; Shafa, M. (2009). "High Rate of Mutation in Mitochondrial DNA Displacement Loop Region in Human Colorectal Cancer". Diseases of the Colon & Rectum. 52 (3): 526–530. doi:10.1007/DCR.0b013e31819acb99. PMID 19333057. S2CID 28775491.
  8. ^ He, J.; Mao, C. -C.; Reyes, A.; Sembongi, H.; Di Re, M.; Granycome, C.; Clippingdale, A. B.; Fearnley, I. M.; Harbour, M.; Robinson, A. J.; Reichelt, S.; Spelbrink, J. N.; Walker, J. E.; Holt, I. J. (2007). "The AAA+ protein ATAD3 has displacement loop binding properties and is involved in mitochondrial nucleoid organization". The Journal of Cell Biology. 176 (2): 141–146. doi:10.1083/jcb.200609158. PMC 2063933. PMID 17210950.
  9. ^ Leslie, M. (2007). "Thrown for a D-loop". The Journal of Cell Biology. 176 (2): 129a. doi:10.1083/jcb.1762iti3. PMC 2063944.
  10. ^ Griffith, J. D.; Comeau, L.; Rosenfield, S.; Stansel, R. M.; Bianchi, A.; Moss, H.; De Lange, T. (1999). "Mammalian telomeres end in a large duplex loop". Cell. 97 (4): 503–514. doi:10.1016/S0092-8674(00)80760-6. PMID 10338214.
  11. ^ Maestroni L, Matmati S, Coulon S (2017). "Solving the Telomere Replication Problem". Genes. 8 (2): E55. doi:10.3390/genes8020055. PMC 5333044. PMID 28146113.
  12. ^ Greider, C. W. (1999). "Telomeres do D-loop-T-loop". Cell. 97 (4): 419–422. doi:10.1016/s0092-8674(00)80750-3. PMID 10338204.
  13. ^ Hartl, Daniel L.; Jones, Elizabeth W. (2005). "page 251". Genetics: Analysis of Genes and Genomes. Jones & Bartlett Publishers. ISBN 978-0763715113.
  14. ^ Shibata, T.; Nishinaka, T.; Mikawa, T.; Aihara, H.; Kurumizaka, H.; Yokoyama, S.; Ito, Y. (2001). "Homologous genetic recombination as an intrinsic dynamic property of a DNA structure induced by RecA/Rad51-family proteins: A possible advantage of DNA over RNA as genomic material". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (15): 8425–8432. Bibcode:2001PNAS...98.8425S. doi:10.1073/pnas.111005198. PMC 37453. PMID 11459985.
  15. ^ Sansam CL, Pezza RJ (2015). "Connecting by breaking and repairing: mechanisms of DNA strand exchange in meiotic recombination". FEBS J. 282 (13): 2444–57. doi:10.1111/febs.13317. PMC 4573575. PMID 25953379.