리스피썸

Replisome
DNA 복제 중 레시피솜 구조의 표현

레피좀은 DNA 복제수행하는 복잡한 분자 기계이다.그 반복은 먼저 이중 가닥 DNA를 두 개의 단일 가닥으로 풀어준다.생성된 단일 가닥 각각에 대해 DNA의 새로운 상보적 배열을 합성한다.Total 결과는 원래의 이중 가닥 DNA [1]염기서열의 정확한 복사본인 두 개의 새로운 이중 가닥 DNA 염기서열을 형성합니다.

구조면에서 레피좀은 2개의 복제 중합효소 복합체로 구성되어 있으며, 그 중 하나는 선행 가닥을 합성하고, 다른 하나는 지연 가닥을 합성한다.리피좀은 헬리케이스, RFC, PCNA, 자이라아제/토포이소머라아제, SSB/RPA, 프리마아제, DNA 중합효소 III, RNAse H, 리가아제를 포함한 많은 단백질로 구성되어 있습니다.

원핵생물 DNA 복제 프로세스의 개요

원핵 생물의 경우, 분열하는 각각의 핵(핵이 아닌 유전 물질을 포함하는 영역)은 양방향 복제를 위해 두 개의 리플리솜을 필요로 한다.2개의 레피솜은 세포 중앙의 양쪽 분기점에서 복제를 계속합니다.마지막으로, 종단 부위가 복제됨에 따라, 두 개의 리플리솜은 DNA로부터 분리된다.리피좀은 세포에서 세포막에 붙어있는 고정된 중간 세포 위치에 남아있고, DNA는 세포막을 통과합니다.DNA는 세포막에 위치한 정지된 한 쌍의 레피솜을 통해 공급된다.

진핵생물 DNA 복제 과정 개요

진핵 생물의 경우, 염색체 전체의 복제 원점에서 수많은 복제 거품이 형성된다.원핵생물과 마찬가지로 복제 버블의 끝에 위치한 각 복제 분기점에 하나씩 두 개의 복제 섬이 필요합니다.염색체 크기의 유의한 차이와 고도로 응축된 염색체의 관련 복잡성 때문에, 말기 단계를 포함한 진핵생물에서의 DNA 복제 과정의 다양한 측면은 원핵생물보다 덜 잘 특징지어진다.

DNA 복제의 과제

리피좀은 DNA 복제의 구조적, 화학적 문제를 해결하기 위해 다양한 요소들이 함께 작용하는 시스템이다.염색체의 크기와 구조는 유기체마다 다르지만, DNA 분자는 모든 형태의 생명체를 위한 유전 정보의 저장고이기 때문에, 많은 복제 과제와 해결책은 다른 유기체에 대해 동일합니다.그 결과, 이러한 문제를 해결하는 복제 팩터는 구조, 화학, 기능성 또는 시퀀스의 관점에서 매우 보존됩니다.일반적인 구조적 및 화학적 문제에는 다음이 포함된다.

  • 레플리케이션의 발신기지에서의 효율적인 레시피솜 조립(원산지 인식 복합체 또는 일부 유기체에서의 특정 레플리케이션의 발신기지 시퀀스)
  • 선행 템플릿스트랜드와 지연 템플릿스트랜드(헬리시스)로의 듀플렉스 분리
  • 이중화 분리 후 선행 및 후행 스트랜드 손상으로부터 보호(SSB 및 RPA 계수)
  • 선행 및 래깅 템플릿 가닥의 프라이밍(프라이머아제 또는 DNA 중합효소 알파)
  • 공정성 보장(클램프 하중 계수, 링 모양의 클램프 단백질, 스트랜드 결합 단백질)
  • 고충실 DNA 복제(DNA 중합효소 III, DNA 중합효소 델타, DNA 중합효소 엡실론).모두 구조와 화학성분 때문에 본질적으로 오류율이 낮습니다.)
  • 오류 수정(재생 중합효소 활성 부위 감지 오류, 재생 중합효소 고정 오류의 3~5' 엑소핵산가수분해효소 도메인)
  • 반평행 구조에도 불구하고 선행 및 후행 가닥의 동기 중합(복제 포크 구조, 복제 중합효소 이합체)
  • 프라이머 제거(DNA 중합효소 I, RNAse H, 플랩 엔도핵효소(FEN1 ) 또는 기타 DNA 복구 인자)
  • 오카자키 단편 간극에서 포스포디에스테르 결합 형성(리가아제)

일반적으로 DNA 복제의 도전은 분자의 구조, 분자의 화학, 그리고 시스템 관점에서 구조와 화학 사이의 근본적인 관계를 포함한다.

DNA 복제의 과제 해결

DNA 복제와 관련된 많은 구조적, 화학적 문제들은 유기체에 걸쳐 보존된 분자 기계들에 의해 관리된다.이 절에서는 DNA 복제의 구조적, 화학적 문제를 어떻게 해결하는지에 대해 논의합니다.

리피썸 어셈블리

DNA 복제는 복제의 기원이라고 불리는 곳에서 시작됩니다.박테리아와 같은 작은 게놈과 단순한 염색체 구조를 가진 유기체의 경우, 각 염색체에는 복제의 기원이 몇 개 있을 수 있습니다.인간과 같이 큰 게놈과 복잡한 염색체 구조를 가진 유기체는 여러 염색체에 퍼져있는 복제의 기원을 수백 또는 수천 개 가지고 있을 수 있다.

DNA 구조는 시간, 공간, 그리고 배열에 따라 다르며, 유전자 발현에서의 역할 외에도, 이러한 변이가 DNA 합성 동안 리피솜 조립에 적극적인 역할을 한다고 생각됩니다.레플리케이션의 원점에서의 레시피썸어셈블리는 크게 3단계로 나뉩니다.

세균의 경우:

  • 프리 리플리케이션 콤플렉스의 형성.DnaA발신기지 인식 콤플렉스에 결합하고 듀플렉스를 분리합니다.이것은 복제 기포를 유지하는 DnaB 헬리케이스DnaC끌어당긴다.
  • 사전 개시 복합체의 형성.SSB는 단일 가닥에 결합하고 감마(클램프 부하 계수)는 SSB에 결합합니다.
  • 개시 콤플렉스의 형성.감마는 슬라이딩 클램프(베타)를 침전시켜 DNA 중합효소 III를 끌어당긴다.

진핵 생물의 경우:

  • 프리 리플리케이션 콤플렉스의 형성.MCM 팩터는, 송신원인식 컴플렉스에 결합해, 듀플렉스를 분리해, 레플리케이션 버블을 형성합니다.
  • 사전 개시 복합체의 형성.Replication Protein A(RPA; 레플리케이션단백질 A)는 단일 가닥 DNA에 결합하고 RFC(클램프로드 팩터)는 RPA에 결합합니다.
  • 개시 콤플렉스의 형성.RFC는 슬라이딩 클램프(PCNA)를 침전시켜 알파(α), 델타(δ), 엡실론(δ) 등의 DNA 중합효소를 끌어당깁니다.

박테리아와 진핵 생물의 경우, 다음 단계는 일반적으로 '엘롱게이션'이라고 불리며, DNA 합성의 대부분이 이 단계에서 일어난다.

듀플렉스의 분리

DNA는 두 개의 반평행 가닥에 의해 형성된 이중체입니다.메셀슨-스탈에 이어 DNA 복제 과정은 반보수적이며, 복제 중에 원래 DNA 이중은 두 개의 딸 가닥(선행 및 후행 가닥 템플릿이라고 함)으로 분리된다.각각의 딸 가닥은 새로운 DNA 이중체의 일부가 된다.일반적으로 헬리케이스라고 불리는 요인에 의해 듀플렉스가 풀립니다.

헬리케이스

헬리케이스는 DNA 이중체 중간에 있는 염기쌍 사이의 수소 결합을 분해하는 효소이다.그것의 도넛 같은 구조는 DNA를 감싸고 DNA 합성에 앞서 가닥을 분리한다.진핵생물에서 Mcm2-7 복합체는 헬리케이스 활성에 필요한 서브유닛이 완전히 [2]명확하지는 않지만 헬리케이스로 작용한다.이 헬리케이스는 DNA 중합효소(템플릿 가닥에 대하여 3' ~ 5')와 같은 방향으로 전이된다.원핵생물에서 헬리케이스는 더 잘 식별되며 DNA 중합효소 반대편 가닥에서 5'에서 3'으로 이동하는 dnaB를 포함한다.

슈퍼코일 풀기와 탈기

듀플렉스 와인딩 및 스트랜드 분리 중에 도입된 위상 코일의 예.

헬리케이스가 이중나선을 풀면 헬리케이스의 회전운동에 의해 유발되는 위상변화가 헬리케이스보다 먼저 슈퍼코일 형성을 이끈다(실 한 조각을 비틀었을 때와 유사함).

자이라아제 및 토포이소머라아제

자이라아제(토포이소머라아제의 일종)는 헬리카아제에 의해 야기된 슈퍼코일을 완화 및 해제한다.이것은 DNA 가닥을 절단하여 슈퍼코일을 회전시키고 방출시킨 다음 가닥을 다시 결합함으로써 이루어집니다.Gyrase는 슈퍼코일이 형성되는 레플리케이션포크의 업스트림에서 가장 많이 볼 수 있습니다.

선행 및 후행 스트랜드 보호

복제 단백질 A의 70kd 서브유닛 렌더링

단일 가닥 DNA는 매우 불안정하고 '헤어핀'이라고 불리는 수소 결합을 형성할 수 있습니다.이러한 불안정성에 대항하기 위해, 단일 가닥 결합 단백질(원핵생물에서는 SSB, 진핵생물에서는 복제 단백질 A)이 노출된 염기에 결합하여 부적절한 결찰을 방지한다.

각 가닥을 "동적이고 신축성 있는 문자열"로 간주할 경우 부적절한 결찰의 구조적 잠재성이 명백해야 합니다.

단백질이 결합되지 않은 지연된 가닥입니다.
TAGCTATATATACGTCGATCTTCGAATTTATATACGATCGTAC 래깅 스트랜드 베이스
=========================================== 당인산염 골격

확장된 도식은 문제의 근본적인 화학 작용, 즉 관련이 없는 염기쌍 간의 수소 결합 형성 가능성을 보여준다.

가닥 결합 단백질 없이 새롭게 분리된 DNA 가닥의 개략도.
--HH--------HH-HH--H--HH----------HH--HH--H 수소 결합 도식
HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH 수소 결합 도식
HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH 수소 결합 도식
TAGCTATATATACGTCGATCTTCGAATTTATATACGATCGTAC 래깅 스트랜드 베이스
=========================================== 당인산염 골격

결합 단백질은 단일 가닥을 안정시키고 허가되지 않은 화학 반응으로 인한 손상으로부터 가닥을 보호합니다.

부적절한 결속을 방지하는 결합 단백질(*)로 코팅된 지연된 가닥.
******************************************* 가닥결합단백질
TAGCTATATATACGTCGATCTTCGAATTTATATACGATCGTAC 래깅 스트랜드 베이스
=========================================== 당인산염 골격

단일 가닥과 결합 단백질의 조합은 단일 가닥보다 복제 중합 효소에 더 나은 기질 역할을 한다(결합 단백질은 중합 반응에 추가적인 열역학적 추진력을 제공한다).스트랜드 결합 단백질은 복제 중합효소에 의해 제거된다.

선행 및 후행 스트랜드 프라이밍

구조적 및 화학적 관점에서 단일 DNA 가닥 자체(및 연관된 단일 가닥 결합 단백질)는 중합에 적합하지 않다.이는 복제 중합효소에 의해 촉매되는 화학 반응이 뉴클레오티드 사슬 신장을 시작하기 위해 3'OH의 자유 반응이 필요하기 때문이다.구조면에서, (복제 중합효소의 고유 정밀도와 매우 관련이 있는) 복제 중합효소 활성 부위의 배치는 알려진 어떤 복제 중합효소도 연쇄 신장을 시작할 수 없기 때문에, 이러한 인자가 기존의 뉴클레오티드 사슬 없이는 연쇄 신장을 시작할 수 없다는 것을 의미한다.

프라이밍 효소(DNA 의존성 RNA 중합효소)는 선행 및 지연 가닥에 RNA 프라이머를 생성함으로써 이 문제를 해결합니다.선행 가닥은 1회 프라이밍되고 지연 가닥은 약 1000개(+/- 200)의 염기쌍마다 프라이밍됩니다(지연 가닥의 Okazaki 조각당 프라이머 1개).각 RNA 프라이머는 약 10염기 길이입니다.

프라이밍 효소(UAGCUAUAUAUA)에 의해 추가된 가닥 결합 단백질(*)과 RNA 프라이머를 가진 DNA의 단일 가닥 결합 단백질(UAGCUAUAUAUA)
=========================================== 당인산염 골격
ATCGATATATATGCAGCTAGAAGCTTAAATATATGCTAGCATG 래깅 스트랜드 베이스
UAGCUAUAUAUA******************************* RNA프라이머 및 가닥결합단백질

(A*)의 계면에는 화학적으로 복제 중합효소에 의해 촉매되는 반응에 적합한 3' OH가 포함되어 있으며, "오버행" 구성은 구조적으로 복제 중합효소에 의한 연쇄 신장에 적합합니다.따라서 복제 중합효소는 (A*)에서 연쇄 신장을 시작할 수 있다.

프라이마아제

원핵생물에서 프리마아제는 새롭게 분리된 선두 및 후행 가닥의 시작 부분에 RNA 프라이머를 생성한다.

DNA중합효소α

진핵생물에서 DNA 중합효소 알파는 새롭게 분리된 선두 및 후행 가닥의 선두에 RNA 프라이머를 생성하고, 프라이머 생성 후 DNA 중합효소 알파는 또한 디옥시뉴클레오티드의 짧은 사슬을 합성한다.

처리 능력 및 동기화 보장

처리능력은 DNA 복제의 속도와 연속성을 모두 의미하며, 시기적절한 복제를 위해서는 높은 처리능력이 필요합니다.높은 생산성은 부분적으로 '클램프'라고 불리는 고리 모양의 단백질에 의해 보장되며, 이는 복제 중합효소가 선도 및 지연된 가닥과 연관성을 유지하도록 도와줍니다.화학적 관점에서 가닥 결합 단백질은 중합 작용을 자극하고 반응에 추가적인 열역학적 에너지를 제공한다.시스템 관점에서 많은 리플리솜 인자(개별 클램프 로드 서브유닛의 AAA+ ATPase 특징, 클램프 로드 계수 및 기타 부속 요소 간의 연관성)의 구조와 화학도 처리 능력을 높인다.

Kuriyan 등의 연구에 따르면 프라이밍 효소 및 복제 중합효소 등의 다른 인자를 모집하고 결합하는 역할을 하기 때문에 클램프 로더와 슬라이딩 클램프가 리플리솜 기계의 핵심이다.[3]연구에 따르면 클램프 부하 및 슬라이딩 클램프 계수는 복제에 절대적으로 필수적인 것으로 밝혀졌으며, 이는 클램프 부하 및 슬라이딩 클램프 계수에 대해 관찰된 높은 수준의 구조적 보존을 설명합니다.이러한 구조적 보존은 박테리아, 화지, 효모, 그리고 인간과 같은 다양한 유기체에서 볼 수 있다.시퀀스 호몰로지 없이 이러한 구조적 보존이 유의하게 관찰된다는 것은 복제 과제에 대한 이러한 구조적 솔루션의 중요성을 더욱 뒷받침한다.

클램프 로더

클램프 로더는 감마(박테리아) 또는 RFC(유카리오테스)라고 불리는 복제 팩터를 가리키는 총칭입니다.템플릿 DNA와 프라이머 RNA의 조합을 'A형 DNA'라고 하며 클램프 부하 복제 단백질(헬리컬 헤테로펜타머)은 형태(주/소구 구조)와 화학(수소 결합 공여체 및 수용체 [3][4]패턴) 때문에 A형 DNA와 관련되기를 원하는 것으로 생각된다.따라서 클램프 부하 단백질은 ATP의 가수 분해를 일으키고 클램프를 열고 스트랜드에 [3][4]부착하는 에너지를 제공하는 스트랜드의 프라이밍 영역과 관련된다.

슬라이딩 클램프

완전히 조립된 삼중성 PCNA 클램프의 렌더링

슬라이딩 클램프는 베타(박테리아) 또는 PCNA(유카리오테스와 고세균)라고 불리는 고리 모양의 복제 인자를 가리키는 총칭이다.클램프 단백질은 DNA 중합효소 III와 같은 복제 중합효소를 끌어당겨 결합시킨다.화학적 관점에서 클램프의 중심에는 DNA 가닥의 약간 음전하와 거의 일치하는 약간 양전하가 있습니다.

클램프는 이합체이고 클램프는 삼합체입니다.그럼에도 불구하고 보존된 링 아키텍처는 클램프가 스트랜드를 감싸는 것을 가능하게 합니다.

복제 중합효소 이량화

복제 중합효소는 클램프 부하 인자의 서브유닛에 결합함으로써 복제 포크에서 비대칭 이합체를 형성한다.이러한 비대칭 구조는 선행 및 후행 가닥을 동시에 복제할 수 있으며, 복제 중합효소를 포함하는 인자의 집합은 일반적으로 홀로엔자임이라고 한다.그러나 여전히 중요한 과제가 남아 있습니다. 선두와 후행의 가닥이 반평행적이라는 것입니다.이는 선도 가닥의 뉴클레오티드 합성이 자연스럽게 5'에서 3' 방향으로 일어난다는 것을 의미한다.그러나, 지연된 가닥은 반대 방향으로 진행되며, 알려진 어떤 복제 중합효소도 3'에서 5' 방향으로 DNA를 합성할 수 없기 때문에 이것은 꽤 어려운 일이다.

복제 중합효소의 이합성은 복제 포크에서 선행 및 지연 가닥 합성의 효율적인 동기화와 관련된 문제를 해결하지만, 복제 중합효소의 엄격한 공간-구조 결합은 동기의 어려운 문제를 해결하면서 또 다른 과제를 야기한다: 복제의 이합체화복제 포크의 cative 중합효소(cative polymerase)는 지연 가닥이 선행 가닥에 대해 역합성되어야 함에도 불구하고 두 가닥에 대한 뉴클레오티드 합성이 동일한 공간 위치에서 이루어져야 함을 의미한다.헬리케이스가 충분한 양의 지연 가닥을 푼 후에 지연 가닥 합성이 이루어지며, 이 "충분한 양의 지연 가닥"은 오카자키 단편이라고 불리는 이산 뉴클레오티드 사슬에서 중합된다.

다음 사항을 고려하십시오. 헬리케이스는 부모 쌍꺼풀이를 지속적으로 풀지만, 지연된 가닥은 반대 방향으로 중합되어야 합니다.이는 선행 가닥의 중합이 진행되는 동안 헬리케이스에 의해 지연 가닥의 충분한 양이 풀린 후에만 지연 가닥의 중합이 발생한다는 것을 의미한다.이 때, 지연성 가닥 복제 중합효소는 중합이 시작되기 위해 클램프 및 프라이머와 관련된다.지연된 가닥 합성 동안, 복제 중합효소는 지연된 가닥을 복제 포크 쪽으로 다시 보냅니다.복제 중합효소는 RNA 프라이머에 도달하면 분리된다.헬리케이스는 부모쌍체를 계속 풀고 프라이밍 효소는 또 다른 프라이머를 부착하며, 복제 중합효소는 충분한 양의 지연 가닥이 풀렸을 때 클램프 및 프라이머와 재결합한다.

총칭하여 선행 및 후행 가닥 합성을 '반연속'이라고 한다.

고충실도 DNA 복제

원핵생물 및 진핵생물 생물은 다양한 복제 중합효소를 사용하며, 그 중 일부는 잘 특징지어진다.

  • DNA중합효소II
  • DNA중합효소델타
  • DNA중합효소엡실론

DNA중합효소II

이 중합효소는 박테리아에서 선두와 후진을 이루는 가닥 DNA를 합성한다.

DNA중합효소델타

이 중합효소는 진핵생물에서 [5]뒤떨어진 가닥 DNA를 합성한다.(DNA 중합효소 엡실론과 비대칭 이합체를 형성하는 것으로 생각됨)[6]

DNA중합효소엡실론

이 중합효소는 진핵생물에서 [7]선도적인 가닥 DNA를 합성한다.([5]DNA 중합효소 델타와의 비대칭 이합체 형성)

교정 및 오류 수정

드물지만 체인 신장 중에 잘못된 염기쌍 중합이 발생합니다.(복제 중합효소의 구조와 화학성분은 오류가 발생할 가능성은 낮지만 발생한다는 것을 의미합니다.)많은 복제 중합효소들은 성장 사슬의 노출된 3' 말단에서 염기쌍을 제거할 수 있는 3'에서 5' 핵산가수분해효소 도메인의 형태로 "오류 보정" 메커니즘을 포함한다.염기쌍 오차가 중합 서브유닛 내 마그네슘 이온의 위치를 왜곡하고, 중합유닛의 구조화학적 왜곡에 의해 반응이 [8]느려짐으로써 효과적으로 중합공정을 정지시키기 때문에 오류보정이 가능하다.이어서 엑소핵산가수분해효소 단위의 화학반응이 이어받아 성장사슬의 [9]노출된 3' 말단에서 뉴클레오티드를 제거한다.오류가 제거되면 중합 유닛의 구조와 화학은 정상으로 돌아오고 DNA 복제가 계속됩니다.이러한 방식으로 집합적으로 작용하면, 중합 활성 부위는 불일치를 감지하기 때문에 "proof-reader"로 간주될 수 있으며, 엑소핵산가수분해효소는 오류를 수정하기 때문에 "editor"로 간주될 수 있다.

염기쌍 오류는 4뉴클레오티드에서 6뉴클레오티드로 중합효소 활성 부위를 왜곡하며, 이는 불일치 유형에 따라 오류 수정 [8]기회가 최대 6번 있음을 의미합니다.오류 감지 및 오류 수정 기능은 복제 중합효소의 구조와 화학에서 발생하는 고유 정확도와 결합되어 10~10개의10 염기쌍에서8 약 1개의 염기쌍 불일치의 오류율을 발생시킵니다.

올바른 베이스 페어에 이어 8개의 베이스 페어가 [10]일치하지 않을 수 있는 개략도.
=========================================== 당인산염 골격
ATCG AGAC TTCG xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 원래의 지연성 스트랜드 베이스
TAGC AGGC TCAT xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 베이스가 올바르게 일치한 후 8개의 미스매치가 발생할 수 있음
=========================================== 당인산염 골격

오차는 퓨린-푸린 불일치, 피리미딘-피리미딘 불일치 및 피리미딘-푸린 불일치의 세 가지 범주로 분류될 수 있다.각 불일치의 화학은 다양하며, 불일치 감지 활성에 대한 복제 중합효소의 행동도 그러하다.

대장균 감염박테리오파지 T4 DNA 복제는 잘 연구된 DNA 복제 시스템이다.37°C에서의 기하급수적인 DNA 증가 기간 동안 신장 속도는 [11]초당 749뉴클레오티드이다.복제돌연변이율은 10개의 [12]염기쌍당8 1.7개의 돌연변이입니다.따라서 이 시스템의 DNA 복제는 매우 빠르고 정확합니다.

프라이머 제거 및 니크 결속

선행 및 지연된 가닥 합성 후 두 가지 문제가 있습니다. RNA는 이중으로 남아 있고 지연된 이중의 각 Okazaki 조각 사이에 흠집이 있습니다.이러한 문제들은 DNA 중합효소 I, DNA 중합효소 베타, RNAse H, 리가아제, 그리고 DNA2를 포함한 유기체마다 다른 다양한 DNA 복구 효소에 의해 해결된다.이 과정은 박테리아에서 잘 특징지어지고 많은 진핵생물에서는 훨씬 덜 특징지어진다.

일반적으로 DNA수복효소는 염기쌍절제 및 화학적으로 불안정한 리보뉴클레오티드를 지연쌍체로부터 제거하고 안정적인 디옥시뉴클레오티드로 치환하는 5'~3' 엑소핵산가수분해효소 활성을 포함한 다양한 수단을 통해 오카자키 단편을 완성한다.이 공정을 '오카자키 조각의 성숙'이라고 하며, 리가아제(이하 참조)는 성숙 과정의 마지막 단계를 완료한다.

프라이밍 효소(-)에 의해 리보뉴클레오티드가 첨가된 RNA-DNA 이중화 및 복제 중합효소(+)에 의해 첨가된 디옥시뉴클레오티드.
=========================================== 당인산염 골격
ATCGATATATATGCAGCTAGAAGCTTAAATATATGCTAGCATG 원래의 지연성 스트랜드 베이스
UAGCUAUAUAUACGTCGATCTTCGAATTTATATACGATCGTAC 프라이머에서 새로 합성된 염기는 우라실, 아데닌, 티민, 시토신 및 구아닌의 조합이다.
=========================================== 프라이머에서 인산당 골격은 리보스와 디옥시리보스로 구성된다.
------------+++++++++++++++++++++++++++++++ - 리보뉴클레오티드를 나타내고 +는 디옥시뉴클레오티드를 나타낸다.

프라이머 제거 및 닉 결찰은 화학적 안정성과 오류 없는 이중화를 생성하는 DNA 수리 프로세스로 간주할 수 있습니다.이 점에서 RNA-DNA 이중체의 화학에 관해서는 이중체에 유라실이 존재할 뿐만 아니라 리보스(반응성 2' OH)의 존재는 디옥시리보스(비반응성 2' H)만을 포함하는 이중체보다 화학적 안정성이 훨씬 떨어지는 경향이 있다.

DNA중합효소I

DNA 중합효소 I은 DNA를 복구하는 효소이다.

RNAse H

RNAse H는 RNA-DNA 이중체에서 RNA를 제거하는 효소이다.

리가아제

DNA 수복 인자가 프라이머의 리보뉴클레오티드를 디옥시뉴클레오티드로 대체한 후, 각 오카자키 단편 사이의 당-인산 골격에 단일한 갭이 남아 있다.DNA 리가아제라고 불리는 효소는 오카자키 조각들을 분리하는 각 틈새 사이에 포스포디에스터 결합을 형성함으로써 등뼈의 틈새를 연결한다.일반적으로 '닉 번역'이라고 불리는 이 프로세스의 구조적 측면과 화학적 측면은 이 문서의 범위를 초과합니다.

당-인산 골격과 함께 새로운 지연 가닥 딸 DNA 이중성의 도식도가 아래에 나와 있습니다.
=========================================== 원래의 지연성 스트랜드 디옥시리보스-인산 백본
ATCGATATATATGCAGCTAGAAGCTTAAATATATGCTAGCATG 원래의 지연성 스트랜드 베이스
TAGCTATATATACGTCGATCTTCGAATTTATATACGATCGTAC DNA 복구 인자 활성 후, 염기는 아데닌, 티민, 시토신, 구아닌이다.
======== ============= ============ ======= DNA수복인자 활성 후 골격은 각 오카자키 단편 사이에 틈이 있는 순수 디옥시리보스-인산이다.
완성된 듀플렉스:
=========================================== 원래의 지연성 스트랜드 디옥시리보스-인산 백본
ATCGATATATATGCAGCTAGAAGCTTAAATATATGCTAGCATG 원래의 지연성 스트랜드 베이스
TAGCTATATATACGTCGATCTTCGAATTTATATACGATCGTAC 신규 합성 베이스
=========================================== 오카자키 단편 없이 새롭게 합성된 디옥시리보스-인산 백본.

레플리케이션의 부하

복제 부하로 인해 복제 포크가 중단될 수 있습니다.한 가지 유형의 반복 스트레스는 ICL(Inter-Strand Cross Links)과 같은 DNA 손상에서 발생합니다.ICL은 DNA 가닥 분리의 실패로 인한 복제 포크 진행을 차단할 수 있습니다.척추동물 세포에서 ICL 함유 염색질 템플릿의 복제는 90개 이상의 DNA 복구 및 게놈 유지 인자의 [13]신병을 유발한다.이러한 요인에는 순차 절개 및 상동 재조합을 수행하는 단백질이 포함됩니다.

역사

Katherine Lemon과 Alan Grossman은 Bacillus subtilis사용하여 레시피솜은 선로를 따라 기차처럼 움직이지 않지만 DNA는 세포막에 위치한 정지된 레시피솜 쌍을 통해 공급된다는 것을 보여주었다.그들의 실험에서, B. subtilis의 레피솜은 각각 녹색 형광 단백질로 태그가 부착되었고, 형광 현미경을 사용하여 복제 세포에서 복합체의 위치를 모니터링했습니다.만약 레피솜이 선로 위의 기차처럼 움직인다면, 중합효소-GFP 단백질은 각 세포에서 다른 위치에서 발견될 것이다.그러나, 대신에 모든 복제 세포에서, 레시피솜은 중간 세포 또는 그 근처에 위치한 별개의 형광 포시로 관찰되었다.파란색 형광 색소(DAPI)로 얼룩진 세포 DNA가 세포질 [14]공간의 대부분을 차지했다.

레퍼런스

  1. ^ Yao, Nina Y.; O'Donnell, Mike (2010). "SnapShot: The Replisome". Cell. Elsevier BV. 141 (6): 1088–1088.e1. doi:10.1016/j.cell.2010.05.042. ISSN 0092-8674. PMC 4007198. PMID 20550941.
  2. ^ Bochman ML, Schwacha A (July 2008). "The Mcm2-7 complex has in vitro helicase activity". Mol. Cell. 31 (2): 287–93. doi:10.1016/j.molcel.2008.05.020. PMID 18657510.
  3. ^ a b c Kelch BA, Makino DL, O'Donnell M, Kuriyan J (2012). "Clamp loader ATPases and the evolution of DNA replication machinery". BMC Biol. 10: 34. doi:10.1186/1741-7007-10-34. PMC 3331839. PMID 22520345.
  4. ^ a b Bowman GD, O'Donnell M, Kuriyan J (June 2004). "Structural analysis of a eukaryotic sliding DNA clamp-clamp loader complex". Nature. 429 (6993): 724–30. doi:10.1038/nature02585. PMID 15201901. S2CID 4346799.
  5. ^ a b Swan MK, Johnson RE, Prakash L, Prakash S, Aggarwal AK (September 2009). "Structural basis of high-fidelity DNA synthesis by yeast DNA polymerase delta". Nat. Struct. Mol. Biol. 16 (9): 979–86. doi:10.1038/nsmb.1663. PMC 3055789. PMID 19718023.
  6. ^ Miyabe I, Kunkel TA, Carr AM (December 2011). "The major roles of DNA polymerases epsilon and delta at the eukaryotic replication fork are evolutionarily conserved". PLOS Genet. 7 (12): e1002407. doi:10.1371/journal.pgen.1002407. PMC 3228825. PMID 22144917.
  7. ^ Pursell ZF, Isoz I, Lundström EB, Johansson E, Kunkel TA (July 2007). "Yeast DNA polymerase epsilon participates in leading-strand DNA replication". Science. 317 (5834): 127–30. doi:10.1126/science.1144067. PMC 2233713. PMID 17615360.
  8. ^ a b Johnson SJ, Beese LS (March 2004). "Structures of mismatch replication errors observed in a DNA polymerase". Cell. 116 (6): 803–16. doi:10.1016/S0092-8674(04)00252-1. PMID 15035983.
  9. ^ Jiricny J (March 2004). "Unfaithful DNA polymerase caught in the act" (PDF). Mol. Cell. 13 (6): 768–9. doi:10.1016/S1097-2765(04)00149-2. PMID 15053870.
  10. ^ "Mutagenesis and DNA repair". ATDBio Ltd.
  11. ^ McCarthy D, Minner C, Bernstein H, Bernstein C (1976). "DNA elongation rates and growing point distributions of wild-type phage T4 and a DNA-delay amber mutant". J. Mol. Biol. 106 (4): 963–81. doi:10.1016/0022-2836(76)90346-6. PMID 789903.
  12. ^ Drake JW(1970) 돌연변이의 분자 기반.홀든데이, 샌프란시스코 ISBN 0816224501 ISBN 978-0816224500
  13. ^ Räschle M, Smeenk G, Hansen RK, Temu T, Oka Y, Hein MY, Nagaraj N, Long DT, Walter JC, Hofmann K, Storchova Z, Cox J, Bekker-Jensen S, Mailand N, Mann M (2015). "DNA repair. Proteomics reveals dynamic assembly of repair complexes during bypass of DNA cross-links". Science. 348 (6234): 1253671. doi:10.1126/science.1253671. PMC 5331883. PMID 25931565.
  14. ^ Foster JB, Slonczewski J (2010). Microbiology: An Evolving Science (Second ed.). New York: W. W. Norton & Company. ISBN 978-0-393-93447-2.

추가 정보

외부 링크