5.5: 染色体複製

細胞が分裂する前に、DNAとそれに関連するヒストンタンパク質および非ヒストンタンパク質を含むすべての染色体を正確に複製する必要があります。このプロセスは、細胞周期のS期における細胞の各染色体における多数の複製起点から同時に始まります。特定のヌクレオチドは複製の起源として機能することができますが、これらの配列は、特に複雑な多細胞の真核生物種では明確に定義されていません。複製の起点と、隣接する複製フォークが最終的に融合する2つのそれぞれの複製末端にまたがるDNAの長さは、レプリコンと呼ばれます。DNAの複製は、このようにして、一度に複数の起源のクラスターを進行し、テロメアに到達するまで、テロメアに到達します。テロメアは、それぞれに特殊な複製プロセスを持っています。この時点で、細胞がM期にあり、分裂する準備ができているとき、細胞の染色体質量は事実上2倍になります。

DNAの複製が進むと、新しいヒストンタンパク質が合成され、新しいヒストンコア粒子が形成されます。ヒストンは染色体の物理的構造に重要であるため、これらのタンパク質はDNAと同様に染色体の機能にとって重要です。

レプリケーションの起源

DNAの複製は、複製の起点と呼ばれる特定のヌクレオチド配列から始まります。これらの部位は、DNAの分離と複製のプロセスを開始する特殊な開始タンパク質と相互作用します。これらの配列の定義と定量化は、特に複雑で多細胞の真核生物種では困難であることが証明されています。例えば、ヒトゲノムのサイズが大きいと、すべての染色体全体で何万もの複製の起源が必要になります。しかし、これらの部位を数えることは、特定の起源配列に関する明確なコンセンサスがないため、困難です。複製の起源は、ヌクレオチド配列、さまざまなタンパク質、およびクロマチン構造の組み合わせによって定義されると考えられます。

ヒストンの複製

ヒストンは、DNAをクロマチンにパッケージングし、次に染色体にパッケージングする役割を担うタンパク質です。したがって、ヒストンは真核生物の染色体の物理的構造と機能にとって重要です。染色体の複製中に、新しいDNAをヌクレオソームにパッケージ化するために、新しいヒストンも合成する必要があります。レプリケーションフォークが前進すると、新旧のヒストンが娘細胞上でランダムに再集合します。