7.9: 停止したレプリケーション・フォークの再起動

DNA複製は、複製の起点として知られる事前定義されたDNA配列を含む部位で開始されます。DNAは、ミニ染色体維持(MCM)ヘリカーゼや、Cdc45や関連するGINS複合体などの他の因子によって、これらの部位で巻き戻されます。巻き戻された一本鎖は、DNAポリメラーゼが複製フォークと同じ方向に鎖の5’末端でDNAの合成を開始するまで、複製プロテインA(RPA)によって保護されます。レプリケーション フォークがバラバラになるのを防ぐために、フォーク保護複合システム (FPC) は成長するフォークと共に移動します。この保存されたタンパク質複合体は真核生物に見られ、Tim、Tipin、And1、Claspinなどのタンパク質で構成されています。

実験室では、ヒドロキシ尿素の作用により複製フォークが停止することがあります。ヒドロキシ尿素は、DNAポリメラーゼがDNA合成に必要なdNTPの細胞プールを枯渇させます。dNTPが利用できなくなると、DNA合成が遅くなり、最終的には完全に停止します。したがって、生細胞における複製フォークの失速は、DNAポリメラーゼの不活性に関連しています。

FPCは、ポリメラーゼの活性とヘリカーゼの活性をリンクさせます。そのため、ポリメラーゼが停止しても、ヘリカーゼはDNAを巻き戻し続け、過剰な一本鎖DNA(ssDNA)を生成してから停止します。この過剰なssDNAは、二本鎖ブレーク修復から切除されたオーバーハングに似ています。構造を安定させるために、RPAタンパク質はssDNAに結合し、ATRタンパク質をリクルートします。ATR結合は、細胞周期調節タンパク質Chk1を活性化して複製起点の発火をブロックし、DNA修復のための細胞周期を停止させます。したがって、ssDNAは、DNA損傷を修復に結び付ける強力なシグナルとして機能します。