Точка начала репликации
Точка начала репликации (англ. origin of replication) — это фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, с которого начинается её репликация[1]. Структура точки начала репликации (нуклеотидная последовательность) отличается у разных видов, но у всех организмов это АТ-богатая и потому легкоплавкая последовательность. Точка начала репликации и прилегающие к ней фрагменты нуклеиновой кислоты, не отделённые сайтами терминации, составляют единицу репликации — репликон. Репликация ДНК может начинаться от точки начала репликации в одном или двух направлениях[2].
Хромосомы и плазмиды прокариот содержат одну, реже несколько точек начала репликации ДНК; хромосомы эукариот имеют множество таких точек[2]. Также точки начала репликации РНК обнаружены у РНК-содержащих вирусов, например, у вирусов, содержащих двуцепочечные РНК.
До начала репликации с точкой начала репликации обычно связывается пререпликационный комплекс.
Содержание
Количество точек начала репликации в геноме
- Геном вироидов содержит единственную молекулу РНК и, как правило, по две точки начала репликации.
- Геном бактерий чаще всего представлен единственной молекулой ДНК (хромосомой) с единственной точкой начала репликации[3].
- Геном архей, как правило, состоит из единственной кольцевой хромосомы, которая может нести от одной до четырёх точек начала репликации[4][5].
- Геномы эукариот как правило содержат множество точек начала репликации в каждой хромосоме — до ста тысяч в одной клетке человека[6]. Большое количество точек начала репликации помогает ускорить процесс удвоения значительно большего, относительно прокариот, генетического материала. У дрожжей точку начала репликации называют ARS.
Названия генетических локусов, включающих точки начала репликации, обычно содержат буквосочетание ori. В процессе конъюгации репликация по типу катящегося колеса начинается на последовательности oriT F-плазмиды. Митохондриальная ДНК многих организмов содержит две последовательности ori. У человека они называются oriH и oriL для тяжелой и легкой цепи ДНК, соответственно.
Структура точек начала репликации
OriC Escherichia coli
Генетический локус, содержащий единственную точку начала репликации хромосомы Escherichia coli (кишечной палочки), получил название oriC. OriC состоит из 245 пар оснований и включает две функциональных области: область специфичного связывания фактора инициации репликации DnaA и область первичного раскручивания спирали ДНК — DUE (англ. DNA unwinding element)[2][7][8].
Область связывания DnaA
Область связывания DnaA содержит многочисленные 9-членные повторы, которые служат местами посадки DnaA на ДНК. Среди таких повторов выделяют DnaA-боксы, I-сайты и τ-сайты. DnaA-боксы — это фрагменты ДНК с консенсусной последовательностью 5'-TTATNCACA-3'. OriC содержит 5 DnaA-боксов, которые обозначают как R1—R5. Эти боксы отличаются по аффинности к DnaA: R1 и R4 обладают наибольшим сродством к DnaA (Kd=3—9 наномоль) и располагаются по краям области связывания DnaA в oriC. Аффинность DnaA-боксов к DnaA уменьшается в ряду R1=R4>R2>R3=R5[8].
I-сайты — 9-членные участки ДНК, которые отличаются от консенсусной последовательности DnaA-бокса на 3—4 нуклеотида. τ-сайты — 6-членные последовательности вида 5'-TGATCC-3'. OriC содержит 3 I-сайта и 2 τ-сайта[8].
DnaA является АТФазой и может существовать в свободном, АТФ- или АДФ-связанном состоянии. R1 и R4 связывают DnaA независимо от его состояния. R2 обладает средней аффинностью к DnaA (по сравнению с R1 и R4), R3, R5 и все I- и τ-сайты — относительно низкой и связывают этот белок преимущественно в АТФ-связанном состоянии[8]. На протяжении большей части клеточного цикла DnaA связан только с тремя наиболее аффинными сайтами: R1, R2 и R4. К остальным он присоединяется только непосредственно перед инициацией репликации в АТФ-связанном состоянии[7].
Между сайтов связывания DnaA находится по одной области узнавания для гистоноподобных белков E. coli IHF и Fis. Связываясь с ДНК, эти белки изгибают её. IHF присоединяется к oriC незадолго до начала репликации, он стимулирует посадку DnaA на низкоаффинные сайты и инициацию репликации. Предполагают, что белок Fis участвует в координации инициации репликации и клеточного цикла, а также обеспечивает синхронную инициацию на нескольких oriC в быстро делящихся клетках. Известно, что связывание Fis с oriC временно ингибируется непосредственно перед инициацией[8].
Область первичного раскручивания спирали ДНК
Область первичного раскручивания спирали ДНК включает три AT-богатых тринадцатичленных повтора 5'-GATCTNTTNTTTT-3'. DnaA в комплексе с АТФ связывается в этой областью перед инициацией. Связывание DnaA и других белков с oriC, предположительно, вызывает локальное торсионное напряжение в ДНК, которое совместно с отрицательной сверхспирализацией способствует расхождению двух цепей ДНК в области тринадцатичленных повторов. Все три повтора должны быть задействованы для инициации репликации[8].
Сайты метилирования
OriC содержит 11 палиндромных сайтов метилирования 5'-GATC-3'. Метилирование осуществляется ферментом ДНК-аденинметилтрансферазой (Dam) по N6-положению аденина в обеих цепях ДНК. Некоторые из сайтов метилирования перекрываются с участками связывания DnaA. Для инициации репликации необходимо метилирование обеих цепей ДНК. Репликация области oriC приводит к появлению полуметилированных точек начала репликации: дочерняя цепь ДНК остаётся неметилированной в области oriC около 13 минут в отличие от других сайтов 5'-GATC-3' в геноме, которые метилируются в течение полутора минут после репликации. Полуметилированная точка инициации репликации неактивна, таким образом задержка метилирования предотвращает слишком скорую повторную инициацию[8][2].
Напишите отзыв о статье "Точка начала репликации"
Примечания
- ↑ [www.blackwellpublishing.com/wagner/glossary.pdf Technical Glossary] Edward K. Wagner, Martinez Hewlett, David Bloom and David Camerini Basic Virology Third Edition, Blackwell publishing, 2007 ISBN 1-4051-4715-6
- ↑ 1 2 3 4 Jocelyn Krebs. Chapter 11. The Replicon // Lewin's GENES X. — Jones & Bartlett Learning, 2011. — ISBN 0763766321.
- ↑ Mott M. L., Berger J. M. (2007). «DNA replication initiation: mechanisms and regulation in bacteria». Nat. Rev. Microbiol. 5 (5): 343–54. DOI:10.1038/nrmicro1640. PMID 17435790.
- ↑ Kelman L. M., Kelman Z. (2004). «Multiple origins of replication in archaea». Trends Microbiol. 12 (9): 399–401. DOI:10.1016/j.tim.2004.07.001. PMID 15337158.
- ↑ Hyrien O., Rappailles A., Guilbaud G., Baker A., Chen C. L., Goldar A., Petryk N., Kahli M., Ma E., d'Aubenton-Carafa Y., Audit B., Thermes C., Arneodo A. From simple bacterial and archaeal replicons to replication N/U-domains // J Mol Biol. — 2013. — Vol. 425, № 23. — P. 4673—89. — DOI:10.1016/j.jmb.2013.09.021. — PMID 24095859.
- ↑ Nasheuer H. P., Smith R., Bauerschmidt C., Grosse F., Weisshart K. (2002). «Initiation of eukaryotic DNA replication: regulation and mechanisms». Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 72: 41–94. DOI:10.1016/S0079-6603(02)72067-9. PMID 12206458.
- ↑ 1 2 Mott M. L., Berger J. M. DNA replication initiation: mechanisms and regulation in bacteria // Nat Rev Microbiol. — 2007. — Vol. 5, № 5. — P. 343—54. — PMID 17435790.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Ozaki S., Katayama T. DnaA structure, function, and dynamics in the initiation at the chromosomal origin // Plasmid. — 2009. — Vol. 62, № 2. — P. 71—82. — DOI:10.1016/j.plasmid.2009.06.003. — PMID 19527752.
См. также
Ссылки
- [www.oridb.org OriDB, the DNA Replication Origin Database]
- [tubic.tju.edu.cn/Ori-Finder/ Ori-Finder, an online software for prediction of bacterial and archaeal oriCs]
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Точка начала репликации
Большинство гостей смотрели на старших, не зная, как следует принять эту выходку.– Вот я тебя! – сказала графиня.
– Мама! что пирожное будет? – закричала Наташа уже смело и капризно весело, вперед уверенная, что выходка ее будет принята хорошо.
Соня и толстый Петя прятались от смеха.
– Вот и спросила, – прошептала Наташа маленькому брату и Пьеру, на которого она опять взглянула.
– Мороженое, только тебе не дадут, – сказала Марья Дмитриевна.
Наташа видела, что бояться нечего, и потому не побоялась и Марьи Дмитриевны.
– Марья Дмитриевна? какое мороженое! Я сливочное не люблю.
– Морковное.
– Нет, какое? Марья Дмитриевна, какое? – почти кричала она. – Я хочу знать!
Марья Дмитриевна и графиня засмеялись, и за ними все гости. Все смеялись не ответу Марьи Дмитриевны, но непостижимой смелости и ловкости этой девочки, умевшей и смевшей так обращаться с Марьей Дмитриевной.
Наташа отстала только тогда, когда ей сказали, что будет ананасное. Перед мороженым подали шампанское. Опять заиграла музыка, граф поцеловался с графинюшкою, и гости, вставая, поздравляли графиню, через стол чокались с графом, детьми и друг с другом. Опять забегали официанты, загремели стулья, и в том же порядке, но с более красными лицами, гости вернулись в гостиную и кабинет графа.
Раздвинули бостонные столы, составили партии, и гости графа разместились в двух гостиных, диванной и библиотеке.
Граф, распустив карты веером, с трудом удерживался от привычки послеобеденного сна и всему смеялся. Молодежь, подстрекаемая графиней, собралась около клавикорд и арфы. Жюли первая, по просьбе всех, сыграла на арфе пьеску с вариациями и вместе с другими девицами стала просить Наташу и Николая, известных своею музыкальностью, спеть что нибудь. Наташа, к которой обратились как к большой, была, видимо, этим очень горда, но вместе с тем и робела.
– Что будем петь? – спросила она.
– «Ключ», – отвечал Николай.
– Ну, давайте скорее. Борис, идите сюда, – сказала Наташа. – А где же Соня?
Она оглянулась и, увидав, что ее друга нет в комнате, побежала за ней.
Вбежав в Сонину комнату и не найдя там свою подругу, Наташа пробежала в детскую – и там не было Сони. Наташа поняла, что Соня была в коридоре на сундуке. Сундук в коридоре был место печалей женского молодого поколения дома Ростовых. Действительно, Соня в своем воздушном розовом платьице, приминая его, лежала ничком на грязной полосатой няниной перине, на сундуке и, закрыв лицо пальчиками, навзрыд плакала, подрагивая своими оголенными плечиками. Лицо Наташи, оживленное, целый день именинное, вдруг изменилось: глаза ее остановились, потом содрогнулась ее широкая шея, углы губ опустились.
– Соня! что ты?… Что, что с тобой? У у у!…
И Наташа, распустив свой большой рот и сделавшись совершенно дурною, заревела, как ребенок, не зная причины и только оттого, что Соня плакала. Соня хотела поднять голову, хотела отвечать, но не могла и еще больше спряталась. Наташа плакала, присев на синей перине и обнимая друга. Собравшись с силами, Соня приподнялась, начала утирать слезы и рассказывать.
– Николенька едет через неделю, его… бумага… вышла… он сам мне сказал… Да я бы всё не плакала… (она показала бумажку, которую держала в руке: то были стихи, написанные Николаем) я бы всё не плакала, но ты не можешь… никто не может понять… какая у него душа.
И она опять принялась плакать о том, что душа его была так хороша.
– Тебе хорошо… я не завидую… я тебя люблю, и Бориса тоже, – говорила она, собравшись немного с силами, – он милый… для вас нет препятствий. А Николай мне cousin… надобно… сам митрополит… и то нельзя. И потом, ежели маменьке… (Соня графиню и считала и называла матерью), она скажет, что я порчу карьеру Николая, у меня нет сердца, что я неблагодарная, а право… вот ей Богу… (она перекрестилась) я так люблю и ее, и всех вас, только Вера одна… За что? Что я ей сделала? Я так благодарна вам, что рада бы всем пожертвовать, да мне нечем…
Соня не могла больше говорить и опять спрятала голову в руках и перине. Наташа начинала успокоиваться, но по лицу ее видно было, что она понимала всю важность горя своего друга.
– Соня! – сказала она вдруг, как будто догадавшись о настоящей причине огорчения кузины. – Верно, Вера с тобой говорила после обеда? Да?
– Да, эти стихи сам Николай написал, а я списала еще другие; она и нашла их у меня на столе и сказала, что и покажет их маменьке, и еще говорила, что я неблагодарная, что маменька никогда не позволит ему жениться на мне, а он женится на Жюли. Ты видишь, как он с ней целый день… Наташа! За что?…
И опять она заплакала горьче прежнего. Наташа приподняла ее, обняла и, улыбаясь сквозь слезы, стала ее успокоивать.
– Соня, ты не верь ей, душенька, не верь. Помнишь, как мы все втроем говорили с Николенькой в диванной; помнишь, после ужина? Ведь мы всё решили, как будет. Я уже не помню как, но, помнишь, как было всё хорошо и всё можно. Вот дяденьки Шиншина брат женат же на двоюродной сестре, а мы ведь троюродные. И Борис говорил, что это очень можно. Ты знаешь, я ему всё сказала. А он такой умный и такой хороший, – говорила Наташа… – Ты, Соня, не плачь, голубчик милый, душенька, Соня. – И она целовала ее, смеясь. – Вера злая, Бог с ней! А всё будет хорошо, и маменьке она не скажет; Николенька сам скажет, и он и не думал об Жюли.
И она целовала ее в голову. Соня приподнялась, и котеночек оживился, глазки заблистали, и он готов был, казалось, вот вот взмахнуть хвостом, вспрыгнуть на мягкие лапки и опять заиграть с клубком, как ему и было прилично.
– Ты думаешь? Право? Ей Богу? – сказала она, быстро оправляя платье и прическу.
– Право, ей Богу! – отвечала Наташа, оправляя своему другу под косой выбившуюся прядь жестких волос.
И они обе засмеялись.
– Ну, пойдем петь «Ключ».
– Пойдем.
– А знаешь, этот толстый Пьер, что против меня сидел, такой смешной! – сказала вдруг Наташа, останавливаясь. – Мне очень весело!
И Наташа побежала по коридору.
Соня, отряхнув пух и спрятав стихи за пазуху, к шейке с выступавшими костями груди, легкими, веселыми шагами, с раскрасневшимся лицом, побежала вслед за Наташей по коридору в диванную. По просьбе гостей молодые люди спели квартет «Ключ», который всем очень понравился; потом Николай спел вновь выученную им песню.
В приятну ночь, при лунном свете,
Представить счастливо себе,
Что некто есть еще на свете,
Кто думает и о тебе!
Что и она, рукой прекрасной,
По арфе золотой бродя,
Своей гармониею страстной
Зовет к себе, зовет тебя!
Еще день, два, и рай настанет…
Но ах! твой друг не доживет!
И он не допел еще последних слов, когда в зале молодежь приготовилась к танцам и на хорах застучали ногами и закашляли музыканты.
Пьер сидел в гостиной, где Шиншин, как с приезжим из за границы, завел с ним скучный для Пьера политический разговор, к которому присоединились и другие. Когда заиграла музыка, Наташа вошла в гостиную и, подойдя прямо к Пьеру, смеясь и краснея, сказала:
– Мама велела вас просить танцовать.
– Я боюсь спутать фигуры, – сказал Пьер, – но ежели вы хотите быть моим учителем…
И он подал свою толстую руку, низко опуская ее, тоненькой девочке.
