17.6:

17.6: S-Cdk initie la réplication de l’ADN

S-Cdk Initiates DNA Replication

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Molecular Biology

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S-Cdk Initiates DNA Replication

17.5: Inhibition of Cdk Activity

17.7: M-Cdk Drives Transition Into Mitosis

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02:38 min

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April 07, 2021

Overview

The cell cycle is a series of events leading to DNA duplication followed by the division of cell content to form two daughter cells. The cell cycle progresses in four stages – the cell increases in size (gap 1 or G1-phase), duplicates its DNA (synthesis or S-phase), prepares to divide (gap 2 or G2-phase), and divides (mitosis or M-phase).

Two states at the origin of replication

In eukaryotes, the initiation of replication occurs at many sites on the chromosomes, called the origins of replication. During the progression of the cell cycle, the origins of replication exist in two states. The first state exists in the G1-phase when a multiprotein complex called the pre-replicative complex (pre-RC) assembles on the origin. The second state exists from the initiation of the S-phase to the end of the M-phase when a complex with fewer components called the post-replicative complex (post-RC) remains on the origin DNA.

CDK activity controls each round of DNA replication

At the end of the M-phase, cyclin-dependent kinase (CDK) activity is low within the cells, which permits the pre-RC assembly, resulting in a replication-competent state. During the G1–S phase transition, CDK activity increases, triggering DNA replication initiation. The increased CDK activity also causes the disassembly of the pre-RC complex, converting the origin to a post-RC state. Throughout the S-phase and the remainder of the cell cycle, persistent high CDK activity prevents the re-assembly of pre-RC until the end of mitosis when the CDK activity again reduces. This control mechanism inhibits re-replication.

Transcript

Chez les eucaryotes, la réplication de l’ADN a lieu pendant la phase S du cycle cellulaire. Le système de contrôle du cycle cellulaire, constitué d’un réseau de protéines régulatrices, régit la progression du cycle cellulaire.

La kinase dépendante des cyclines de la phase S, ou S-Cdks, sont des complexes enzymatiques impliqués dans le contrôle du cycle cellulaire pendant la phase S. Ce système de contrôle garantit que chaque nucléotide du génome n’est copié qu’une seule fois lors de la réplication.

La

réplication de l’ADN commence à l’origine de la réplication, présente à plusieurs endroits dans les chromosomes. Avant le début de la réplication, les complexes multiprotéiques appelés complexes de reconnaissance d’origine se lient à l’ADN et servent de sites d’amarrage pour d’autres protéines.

Au cours de la phase G1 précoce du cycle cellulaire, les protéines régulatrices Cdc6 et Cdt1 se lient aux ORC et aident à l’assemblage d’un ensemble de protéines appelées protéines MCM en complexes cycliques inactifs sur l’ADN adjacent, formant ainsi de grands complexes multiprotéiques appelés complexes pré-réplicatifs ou pré-RC. Les MCM fonctionnent comme des hélicases d’ADN pour la réplication.

Au début de la phase S, les S-Cdk sont activés et déclenchent l’activation de l’origine, ou l’initiation de la réplication de l’ADN, en phosphorylant des protéines initiatrices spécifiques. Les protéines initiatrices phosphorylées favorisent le recrutement de complexes activateurs hélicases. Ces complexes activent les hélicases d’ADN et recrutent l’ADN polymérase, conduisant à la réplication.

Les S-Cdk lancent non seulement la réplication, mais empêchent également la réréplication de se produire à la même origine.

Les S-Cdk phosphorylent les protéines Cdc6 et Cdt1, favorisant leur libération des ORC, conduisant à la dégradation et au désassemblage des pré-RC.

Après la réplication de l’ADN, lorsque les hélicases se désengagent du brin d’ADN, les S-Cdk phosphorylent les hélicases, déclenchant leur exportation du noyau.

Ce mécanisme de contrôle du cycle cellulaire impliquant S-Cdks empêche la réinitiation de la réplication, garantissant ainsi que la réplication de l’ADN ne se produit qu’une seule fois par cycle cellulaire.

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S-CDK réplication de l’ADN cycle cellulaire duplication de l’ADN division cellulaire phase G1 phase S phase G2 phase M origine de la réplication complexe pré-réplicatif (pré-RC) complexe post-réplicatif (post-RC) kinase dépendante des cyclines (Cdk) état compétent pour la réplication