Back to chapter

7.9:

اعادة تشغيل شوكة الاستنساخ المتوقفة

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Restarting Stalled Replication Forks

Languages

Share

مع توقف شوكة التضاعف 00:00:03.720 00:00:07.830 يتوقف دى إن إيه بوليميراز من تخليق دى إن إيه ناشىء. لكن الهيليكاز تواصل فك الشريط المزدوج دى إن إيه قبل الإنفصال بفترة قصيرة. بعد ذلك بروتين التضاعف أيه أو آر بى أيه يربط ويحمي هذا الدى إن إيه الزائد أحادى الشريط عند الشوكة المعطلة.دى إن إيه أحادي الشريط المشفر آر بى أيه. يوظف بعد ذلك Rad9-Rad1-Hus1, أو مركب 9-1-1 والذى بدوره تمكّن ربط أيه تى آر. أرتباط أيه تى آر يحفز فسفرة سي إتش كيه 1.سي إتش كيه 1 بدوره يفسفر الفوسفاتيز سي دى سي 25 الفسفرة تعني أن سي دى سي 25 لا يمكنه قبول مزيد من الفوسفات من بروتين سي دى كيه 1 منظم دورة الخلية لذلك يظل سي دى كيه 1 غيرنشط وتتوقفت دورة الخلية بعد ذلك قبل أن يبدأ الإصلاح بروتين التهجين،يسمى آرأيه دى 51 يحل محل آر بى أيه على دى إن أيه أحادي الشريط. بعد ذلك لبدء تشغيل الشوكة عكس الإتجاه أر أيه دى 51 يحمّل إنزيما يسمى إس إم أيه آر سي أيه إل 1 على دى إن إيه والذى يعمل مثل هيليكاز التهجين ليزيح ويلصق 00:01:23.400 00:01:25.710 الشريطين الجديدين مع بعضهم البعض ويشكل مفترق طرق رباعي الإتجاه والذى يشبه قدم الدجاج. هذه العملية تسمى تراجع الشوكة.هناك طريقتان لحل تراجع الشوكة. فى الأول بى آر أيه سي 2 يثبت الخيط النووى آر أيه دى 51 00:01:41.100 00:01:43.170 بين أصابع قدم الدجاج. 00:01:43.170 00:01:47.700 ويحمي الشوكة المعاد تشكيلها من التحلل بواسطة نوكليازات.الآن الشريط الناشىء المتأخر يمكن أن يعمل بمثابة قالب 00:01:50.970 00:01:53.370 لمد الشريط المتقدم وبالتالي تجاوز التلف على شريطى الوالدين أخيرا يعكس إس إم أيه آر سي أيه إل1 شوكة التراجع 00:02:01.130 00:02:03.920 عن طريق إعادة تهجين أشرطة الوالدين. هنا يبقى التلف في شريطة الوالدين لكن تبديل القالب يسمح دى إن إيه المتضاعف بأن يكون سليم الطريقة الثانية لحل تراجع الشوكة يحدث في غياب بى آر سي ايه 2. وهنا رباعية تقاطع قدم الدجاج مشقوق بواسطة الإندونوكلياز محدد التركيب Mus81, معقد مع اندونوكلياز التقاطع،Mms4.يولّد الانقسام كسور ذات شرائط مزدوجة والتي يمكن إصلاحها بواسطة التهجين المتماثل.

7.9:

اعادة تشغيل شوكة الاستنساخ المتوقفة

يبدأ تكرار الحمض النووي في المواقع التي تحتوي على تسلسل الحمض النووي المحدد مسبقًا والمعروف باسم أصول النسخ المتماثل. ويتم التخلص من الحمض النووي في هذه المواقع بواسطة هيليكاز صيانة الكروموسوم (MCM) وعوامل أخرى مثل Cdc45 ومركب GINS المرتبط. محمية ببروتين النسخ A (RPA) حتى يبدأ بوليميراز DNA في تصنيع الحمض النووي في النهاية 5&#8217؛ للخيط في نفس اتجاه شوكة النسخ المتماثل. لمنع شوكة النسخ المتماثل من الانهيار، مجمع حماية الشوكة (FPC) يسافر مع الشوكة المتنامية. يمكن العثور على مركب البروتين المحفوظ في حقيقيات النوى ويتكون من بروتينات مثل Tim و Tipin و And1 و Claspin.

في المختبر ، يمكن إيقاف شوكات النسخ المتماثل بفعل هيدروكسي يوريا. يستنفد هيدروكسي يوريا التجمعات الخلوية لـ dNTPs ، والتي يحتاجها بوليميراز DNA لتخليق الحمض النووي. عندما لا تتوفر dNTPs ، يتباطأ تخليق الحمض النووي ويتوقف تماماً في النهاية. وبالتالي، فإن توقف شوكات النسخ المتماثل في الخلايا الحية يرتبط بخمول بوليميراز DNA.

يربط FPC نشاط البلمرة مع نشاط الهليكاز. لذلك، حتى عندما يتوقف البوليميراز، تستمر الهليكاز في تفكيك الحمض النووي لإنتاج فائض من الحمض النووي أحادي الجديلة (ssDNA) قبل أن تتوقف. يشبه ssDNA الزائد هذا الأجزاء المتدلية المقطوعة من إصلاح الكسر المزدوج الذي تقطعت به السبل. لتثبيت الهيكل، ترتبط بروتينات RPA بـ ssDNA وتوظف بروتينات ATR. ينشط ارتباط ATR بروتين منظم دورة الخلية Chk1 لمنع إطلاق أصول النسخ المتماثل وإيقاف دورة الخلية لإصلاح الحمض النووي. وبالتالي، فإن ssDNA بمثابة إشارة قوية تربط تلف الحمض النووي بالإصلاح.

Suggested Reading

  1. Meng, Xiangzhou, and Xiaolan Zhao. "Replication fork regression and its regulation." FEMS yeast research 17, no. 1 (2017).
  2. Quinet, Annabel, Delphine Lemaçon, and Alessandro Vindigni. "Replication fork reversal: players and guardians." Molecular cell 68, no. 5 (2017): 830-833.