Ponowne uruchamianie zablokowanych widełek replikacji

Replikacja DNA jest inicjowana w miejscach zawierających predefiniowane sekwencje DNA, znane jako początki replikacji. DNA jest rozwijane w tych miejscach przez helikazę podtrzymującą minichromosomy (MCM) i inne czynniki, takie jak Cdc45 i związany z nim kompleks GINS. Rozwinięte pojedyncze nici są chronione przez białko replikacyjne A (RPA), dopóki polimeraza DNA nie zacznie syntetyzować DNA na końcu 5′ nici w tym samym kierunku co widełki replikacyjne. Aby zapobiec rozpadowi widełek replikacyjnych, kompleks ochrony przed rozwidleniem (FPC) przemieszcza się wraz z rosnącym widełkiem. Ten konserwatywny kompleks białkowy można znaleźć u eukariontów i składa się z białek takich jak Tim, Tipin, And1 i Claspin.

W laboratorium widełki replikacyjne mogą zostać zatrzymane przez działanie hydroksymocznika. Hydroksymocznik wyczerpuje pule komórkowe dNTP, które są potrzebne polimerazie DNA do syntezy DNA. Kiedy dNTP są niedostępne, synteza DNA zwalnia i ostatecznie całkowicie ustaje. Tak więc zatrzymanie widełek replikacyjnych w żywych komórkach jest związane z nieaktywnością polimerazy DNA.

FPC łączy aktywność polimerazy z aktywnością helikazy. Tak więc nawet gdy polimeraza się zatrzymuje, helikaza rozwija DNA, aby wytworzyć nadmiar jednoniciowego DNA (ssDNA), zanim się zatrzyma. Ten nadmiar ssDNA przypomina wycięte zwisy z naprawy pęknięć dwuniciowych. Aby ustabilizować strukturę, białka RPA wiążą się z ssDNA i rekrutują białka ATR. Wiązanie ATR aktywuje białko regulatora cyklu komórkowego Chk1, aby zablokować odpalanie początków replikacji i zatrzymać cykl komórkowy w celu naprawy DNA. W ten sposób ssDNA służy jako silny sygnał, który łączy uszkodzenie DNA z naprawą.