Komplex rozpoznávání původu - Origin recognition complex

Komplexní podjednotka rozpoznávání původu 2
Identifikátory
SymbolORC2
PfamPF04084
InterProIPR007220
Podjednotka komplexu pro rozpoznávání původu (ORC) 3 N-konec
Identifikátory
SymbolORC3_N
PfamPF07034
InterProIPR010748
Komplexní podjednotka rozpoznávání původu 6 (ORC6)
Identifikátory
SymbolORC6
PfamPF05460
InterProIPR008721

v molekulární biologie, komplex rozpoznávání původu (ORC) je více podjednotka DNA vazebný komplex (6 podjednotek), který se váže na všechny eukaryoty a archaea v ATP -závislým způsobem počátky replikace. Podjednotky tohoto komplexu jsou kódovány ORC1, ORC2, ORC3, ORC4, ORC5 a ORC6 geny.[1][2][3] ORC je ústřední komponentou pro eukaryotická replikace DNA a zůstává vázán chromatin v replikace počátky v celém světě buněčný cyklus.[4]

ORC řídí replikace DNA skrze genom a je vyžadován pro jeho zahájení.[5][6][7] ORC vázaný na počátky replikace slouží jako základ pro sestavení předreplikační komplex (pre-RC), který zahrnuje Cdc6, Tah11 (také znám jako Cdt1 ) a McM2 -MCM7 komplex.[8][9][10] Montáž před RC během G1 je vyžadován pro replikaci licencování z chromozomy před syntézou DNA během S fáze.[11][12][13] Regulován buněčný cyklus fosforylace Orc2, Orc6, Cdc6 a MCM společností cyklin -závislý protein kináza Cdc28 reguluje zahájení replikace DNA, včetně blokování opětovného zahájení v G2 /M fáze.[4][14][15][16]

ORC je přítomen v celém buněčném cyklu vázaném na počátky replikace, ale je aktivní pouze pozdě mitóza a brzy G1.

V kvasinkách hraje ORC také roli při zavádění umlčování na páření typu loci Skrytý MAT levý (HML) a skrytý MAT pravý (HMR).[5][6][7] ORC se účastní shromáždění transkripčně tichý chromatin v HML a HMR získáním umlčení Sir1 protein k tlumičům HML a HMR.[7][17][18]

Orc1 i Orc5 váží ATP, ačkoli má pouze Orc1 ATPáza aktivita.[19] The vazba ATP pomocí Orc1 je vyžadováno pro vazbu ORC na DNA a je nezbytné pro životaschopnost buněk.[10] Aktivita ATPázy Orc1 se podílí na tvorbě pre-RC.[20][21][22] Vazba ATP pomocí Orc5 je zásadní pro stabilitu ORC jako celku. Pouze Orc1-5 podjednotky jsou vyžadovány pro vazbu původu; Orc6 je nezbytný pro údržbu předem vytvořených RC.[23] Interakce v rámci ORC naznačují, že Orc2-3-6 může tvořit základní komplex.[4]

Proteiny

Tento proces byl zahájen zavedením Mcm2-7 na chromatid pomocí ORC a souvisejících proteinů

V ORC jsou přítomny následující proteiny:

ORC proteinové podjednotky, ortologie a názvosloví podle druhů[24]
S. cerevisiaeS. pombeD. melanogasterObratlovci
ORC 1-6ORC 1-6ORC 1-6ORC 1-6
Cdc6Cdc18Cdc6Cdc6
Cdt1 / Tah11 / Sid2Cdt1DUPCdt1 / RLF-B
McM2Mcm2 / Cdc19 / Nda1MCM2MCM2
Mcm3Mcm3Mcm3Mcm3
Cdc54 / Mcm4Cdc21DPAMcM4
Cdc46 / Mcm5Mcm5 / Nda4MCM5MCM5
MCM6Mcm6 / Mis5MCM6MCM6
Cdc47 / Mcm7MCM7MCM7mcm7

Archaea obsahuje zjednodušenou verzi ORC, Mcm, a v důsledku toho kombinovanou pre-RC. Místo použití šesti různých mcm proteiny za vzniku pseudosymetrického heterohexameru, všech šest podjednotek v archaeal MCM je stejných. Obvykle mají více proteinů, které jsou homologní jak s Cdc6, tak s Orc1, z nichž některé plní funkci obou. Na rozdíl od eukaryotických skřetů netvoří vždy komplex. Ve skutečnosti mají odlišné složité struktury, když se vytvoří. Sulfolobus islandicus také používá homolog Cdt1 k rozpoznání jednoho ze svých počátků replikace.[25]

Autonomně se replikující sekvence

Začínající droždí

Autonomně replikující sekvence (ARS), poprvé objevené v nadějné droždí, jsou nedílnou součástí úspěchu ORC. Tyto 100-200bp sekvence usnadňují replikační aktivitu během S fáze. ARS lze umístit na jakékoli nové místo chromozomy nadějných kvasinek a usnadní replikaci z těchto míst. Vysoce konzervovaná sekvence 11 bp (známá jako Prvek) je považován za nezbytný pro funkci původu u začínajících kvasinek.[24] ORC byla původně identifikována podle své schopnosti vázat se na A prvek ARS v nadějných kvasnicích.

Zvířata

Živočišné buňky obsahují mnohem kryptičtější verzi ARS, bez č konzervované sekvence dosud nalezen. Ve zvířecích buňkách však počátky replikace shromáždit do svazků s názvem replikon shluky. Replikony každého klastru mají podobnou délku, ale jednotlivé klastry ano replikony různé délky. Všechny tyto replikony mají podobné základní zbytky, na které se váže ORC, což v mnoha ohledech napodobuje konzervovaný 11bp A prvek. Všechny tyto klastry jsou současně aktivovány během S fáze.[24]

Role v pre-RC montáži

ORC je nezbytný pro načtení komplexů MCM (Pre-RC ) na DNA. Tento proces závisí na ORC, Cdc6, a Cdt1 - zahrnující několik ATP řízené náborové akce. Nejprve ORC a Cdc6 tvoří komplex původu DNA (označeno regiony typu ARS). Nové komplexy ORC / Cdc6 poté získají na místo molekuly Cdt1 / Mcm2-7. Jakmile se vytvoří tento masivní komplex ORC / Cdc6 / Cdt1 / Mcm2-7 (OCCM), molekuly ORC / Cdc6 / Cdt1 spolupracují na zavedení Mcm2-7 na samotnou DNA pomocí hydrolýza ATP podle Cdc6. Fosforylační aktivita Cdc6 závisí na obou ORC a DNA původu. Tohle vede k Cdt1 které mají sníženou stabilitu na DNA a odpadávají z komplexu vedoucího k Mcm2-7 nakládání do DNA.[26][24][27][28] Struktura ORC, MCM, stejně jako meziproduktového komplexu OCCM byla vyřešena.[29]

CDC6 Function.jpgEukPreRC.jpg

Aktivita vázání původu

Ačkoli je ORC složena ze šesti samostatných podjednotek, pouze jedna z nich byla shledána významnou - ORC1. Studie in vivo to ukázaly Lys -263 a Arg -367 jsou základní zbytky odpovědné za věrné načítání ORC. Tyto molekuly představují výše uvedené ARS.[30] ORC1 komunikuje s ATP a tyto bazické zbytky za účelem navázání na ORC DNA původu. Bylo zjištěno, že k tomu dochází dlouho před replikací a že ORC je sama o sobě již kdykoli navázána na DNA původu Mcm2-7 dochází k načítání.[28] Když Mcm2-7 je nejprve načten, zcela obklopuje DNA a helikáza aktivita je potlačena. v S fáze, Mcm2-7 komplex interaguje s helikázou kofaktory Cdc45 a GINS izolovat jeden řetězec DNA, uvolnit původ a zahájit replikaci dolů chromozóm. Za účelem obousměrné replikace se tento proces děje dvakrát na počátku. Obě události načítání jsou zprostředkovány jedním ORC prostřednictvím identického procesu jako první.[31]

Viz také

Reference

  1. ^ Původ + Uznání + Složitý v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
  2. ^ Dutta A, Bell SP (1997). "Zahájení replikace DNA v eukaryotických buňkách". Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 13: 293–332. doi:10.1146 / annurev.cellbio.13.1.293. PMID  9442876.
  3. ^ Chesnokov IN (2007). Msgstr "Více funkcí komplexu rozpoznávání původu". Int. Reverend Cytol. International Review of Cytology. 256: 69–109. doi:10.1016 / S0074-7696 (07) 56003-1. ISBN  9780123737007. PMID  17241905.
  4. ^ A b C Matsuda K, Makise M, Sueyasu Y, Takehara M, Asano T, Mizushima T (prosinec 2007). „Kvasinková dvouhybridní analýza komplexu rozpoznávajícího původ Saccharomyces cerevisiae: interakce mezi podjednotkami a identifikace vazebných proteinů“. FEMS Kvasnice Res. 7 (8): 1263–9. doi:10.1111 / j.1567-1364.2007.00298.x. PMID  17825065.
  5. ^ A b Bell SP, Stillman B (květen 1992). „ATP-dependentní rozpoznávání eukaryotických počátků replikace DNA multiproteinovým komplexem“. Příroda. 357 (6374): 128–34. Bibcode:1992 Natur.357..128B. doi:10.1038 / 357128a0. PMID  1579162. S2CID  4346767.
  6. ^ A b Bell SP, Mitchell J, Leber J, Kobayashi R, Stillman B (listopad 1995). „Vícedoménová struktura Orc1p odhaluje podobnost s regulátory replikace DNA a umlčování transkripce“. Buňka. 83 (4): 563–8. doi:10.1016/0092-8674(95)90096-9. PMID  7585959.
  7. ^ A b C Gibson DG, Bell SP, Aparicio OM (červen 2006). "Analýza bodu provádění buněčného cyklu funkce ORC a charakterizace odpovědi kontrolního bodu na inaktivaci ORC v Saccharomyces cerevisiae". Geny buňky. 11 (6): 557–73. doi:10.1111 / j.1365-2443.2006.00967.x. PMID  16716188.
  8. ^ Rao H, Stillman B (březen 1995). „Komplex rozpoznávání původu interaguje s bipartitním vazebným místem DNA v replikátorech kvasinek“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 92 (6): 2224–8. Bibcode:1995PNAS ... 92.2224R. doi:10.1073 / pnas.92.6.2224. PMC  42456. PMID  7892251.
  9. ^ Rowley A, Cocker JH, Harwood J, Diffley JF (červen 1995). „Sestavení iniciačního komplexu v počátečních počátcích replikace kvasinek začíná rozpoznáním bipartitní sekvence omezením množství iniciátoru, ORC“. EMBO J.. 14 (11): 2631–41. doi:10.1002 / j.1460-2075.1995.tb07261.x. PMC  398377. PMID  7781615.
  10. ^ A b Speck C, Chen Z, Li H, Stillman B (listopad 2005). „ATPázově závislá kooperativní vazba ORC a Cdc6 na DNA původu“. Nat. Struct. Mol. Biol. 12 (11): 965–71. doi:10.1038 / nsmb1002. PMC  2952294. PMID  16228006.
  11. ^ Kelly TJ, Brown GW (2000). "Regulace replikace chromozomů". Annu. Biochem. 69: 829–80. doi:10,1146 / annurev.biochem. 69.1.829. PMID  10966477.
  12. ^ Bell SP, Dutta A (2002). "Replikace DNA v eukaryotických buňkách". Annu. Biochem. 71: 333–74. doi:10.1146 / annurev.biochem.71.110601.135425. PMID  12045100.
  13. ^ Stillman B (únor 2005). "Rozpoznání původu a cyklus chromozomů". FEBS Lett. 579 (4): 877–84. doi:10.1016 / j.febslet.2004.12.011. PMID  15680967. S2CID  33220937.
  14. ^ Weinreich M, Liang C, Chen HH, Stillman B (září 2001). „Vazba cyklin-dependentních kináz na ORC a Cdc6p reguluje cyklus replikace chromozomu“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (20): 11211–7. doi:10.1073 / pnas.201387198. PMC  58709. PMID  11572976.
  15. ^ Nguyen VQ, Co C, Li JJ (červen 2001). „Cyklin-dependentní kinázy zabraňují replikaci DNA prostřednictvím různých mechanismů“. Příroda. 411 (6841): 1068–73. Bibcode:2001 Natur.411.1068N. doi:10.1038/35082600. PMID  11429609. S2CID  4393812.
  16. ^ Archambault V, Ikui AE, Drapkin BJ, Cross FR (srpen 2005). „Narušení mechanismů, které zabraňují opětovné replikaci, spouští reakci na poškození DNA“. Mol. Buňka. Biol. 25 (15): 6707–21. doi:10.1128 / MCB.25.15.6707-6721.2005. PMC  1190345. PMID  16024805.
  17. ^ Triolo T, Sternglanz R (květen 1996). "Role interakcí mezi komplexem rozpoznávajícím počátek a SIR1 při umlčování transkripce". Příroda. 381 (6579): 251–3. Bibcode:1996 Natur.381..251T. doi:10.1038 / 381251a0. PMID  8622770. S2CID  4309206.
  18. ^ Fox CA, Ehrenhofer-Murray AE, Loo S, Rine J (červen 1997). "Komplex rozpoznávání původu, SIR1 a požadavek na S fázi pro umlčení". Věda. 276 (5318): 1547–51. doi:10.1126 / science.276.5318.1547. PMID  9171055.
  19. ^ Klemm RD, Austin RJ, Bell SP (únor 1997). „Vazba souřadnic ATP a DNA původu reguluje aktivitu ATPázy komplexu rozpoznávajícího počátek“. Buňka. 88 (4): 493–502. doi:10.1016 / S0092-8674 (00) 81889-9. PMID  9038340.
  20. ^ Klemm RD, Bell SP (červenec 2001). „ATP vázaný na komplex rozpoznávání původu je důležitý pro tvorbu preRC“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (15): 8361–7. Bibcode:2001PNAS ... 98,8361K. doi:10.1073 / pnas.131006898. PMC  37444. PMID  11459976.
  21. ^ Bowers JL, Randell JC, Chen S, Bell SP (prosinec 2004). „ATP hydrolýza pomocí ORC katalyzuje reiterativní Mcm2-7 sestavu při definovaném počátku replikace“. Mol. Buňka. 16 (6): 967–78. doi:10.1016 / j.molcel.2004.11.038. PMID  15610739.
  22. ^ Randell JC, Bowers JL, Rodriguez HK, Bell SP (leden 2006). „Sekvenční hydrolýza ATP pomocí Cdc6 a ORC směruje zatížení helikázy Mcm2-7“. Mol. Buňka. 21 (1): 29–39. doi:10.1016 / j.molcel.2005.11.023. PMID  16387651.
  23. ^ Semple JW, Da-Silva LF, Jervis EJ, Ah-Kee J, Al-Attar H, Kummer L, Heikkila JJ, Pasero P, Duncker BP (listopad 2006). „Zásadní role Orc6 v replikaci DNA prostřednictvím údržby pre-replikativních komplexů“. EMBO J.. 25 (21): 5150–8. doi:10.1038 / sj.emboj.7601391. PMC  1630405. PMID  17053779.
  24. ^ A b C d Morgan, David (2007). Buněčný cyklus: Principy kontroly. Primery v biologii. 62–75. ISBN  978-0878935086.
  25. ^ Ausiannikava, Darya; Allers, Thorsten (31. ledna 2017). „Rozmanitost replikace DNA v Archaei“. Geny. 8 (2): 56. doi:10,3390 / geny8020056. PMC  5333045. PMID  28146124.
  26. ^ Fernández-Cid, Alejandra (zima 2017). „Komplex ORC / Cdc6 / MCM2-7 je tvořen vícestupňovou reakcí, která slouží jako platforma pro sestavu MCM Double Hexamer“. Molekulární buňka. 50 (4): 577–588. doi:10.1016 / j.molcel.2013.03.026. PMID  23603117.
  27. ^ Randell, John (zima 2017). "Sekvenční hydrolýza ATP pomocí Cdc6 a ORC přímé načítání helmázy Mcm2-7". Molekulární buňka. 21: 29–39. doi:10.1016 / j.molcel.2005.11.023. PMID  16387651.
  28. ^ A b Speck, Christian (zima 2017). „ATPázově závislá kooperativní vazba ORC a Cdc6 na DNA původu“. Přírodní strukturní a molekulární biologie. 12 (11): 965–971. doi:10.1038 / nsmb1002. PMC  2952294. PMID  16228006.
  29. ^ Yuan, Zuanning; Riera, Alberto; Bai, Lin; Sun, Jingchuan; Nandi, Saikat; Spanos, Christos; Chen, Zhuo Angel; Barbon, Marta; Rappsilber, Juri; Stillman, Bruce; Speck, Christian; Li, Huilin (13. února 2017). "Strukturální základ Mcm2–7 replikativního načítání helikázy pomocí ORC – Cdc6 a Cdt1". Přírodní strukturní a molekulární biologie. 24 (3): 316–324. doi:10.1038 / nsmb.3372. PMC  5503505. PMID  28191893.
  30. ^ Kawakami, Hironori (zima 2017). „Specifická vazba eukaryotického ORC na počátky replikace DNA závisí na vysoce konzervovaných bazických zbytcích“. Vědecké zprávy. 5: 14929. doi:10.1038 / srep14929. PMC  4601075. PMID  26456755.
  31. ^ Chistol, Gheorghe (zima 2017). „Single-Molecule Visualization of MCM2-7 DNA Loading: Seeing is Believing“. Buňka. 161 (3): 429–430. doi:10.1016 / j.cell.2015.04.006. PMID  25910200.

Další čtení

Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR007220
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR010748
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR008721