6.4: DNA複製フォーク

生物のゲノムは、その成長と生存のために効率的かつエラーのない方法で複製する必要があります。複製フォークは、DNAの2本の鎖が分離され、連続的に複製されるY字型の活性領域です。DNAの解凍と相補的な鎖合成の結合は、複製フォークの特徴です。大腸菌のような小さな環状DNAを持つ生物は、多くの場合、単一の複製起点を持っています。したがって、彼らは最初の開口部の位置から離れる方向に1つずつ、2つの複製フォークしか持っていません。大きなゲノムを持つ生物では、DNAの複製は単一の起源からではなく、多くの異なる局所的な複製フォークで行われます。

複製フォークの進行が妨げられないことは、完全なDNA複製とゲノムの安定性に必要である;しかしながら、複製フォークはしばしば、その進行を遅らせたり停止させたりする内部または外部要因によって停止し、その結果、複製ストレスをもたらす。複製ストレスは、がんなどの病気の特徴であるゲノムの不安定性を引き起こします。ゲノムの不安定性は、ゲノムの変化と有害な突然変異の頻度の増加によって特徴付けられます。レプリケーションフォークの動きは、いくつかの理由で停止することがあります。例えば、ヒドロキシ尿素という薬は、ドーター鎖への取り込みに利用可能なヌクレオチドのプールを枯渇させ、複製フォークを失速させます。複製フォークの進行を妨げる可能性のある他の問題には、DNA病変、複製フォークと転写複合体との衝突、DNA複製に関与する酵素の欠陥などがあります。

細胞には、停止した複製フォークを再開するためのさまざまな修復メカニズムがあります。S期チェックポイントでは、DNA修復が完了するまで細胞は有糸分裂を開始できません。さらに、フォークリプライミングは、DNAの損傷やブロックをバイパスすることでDNA合成を再開することができます。これらの堅牢なメカニズムにもかかわらず、停止したフォークを再開できない場合があり、フォークが崩壊してDNA複製が停止します。