Ursprungsigenkänningskomplex
| Ursprungsigenkänning komplex subenhet 2 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | ORC2 | ||||||||
| Pfam | PF04084 | ||||||||
| InterPro | IPR007220 | ||||||||
| |||||||||
| Ursprungsigenkänningskomplex (ORC) subenhet 3 N- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| terminalidentifierare | |||||||||
| Symbol | ORC3_N | ||||||||
| Pfam | PF07034 | ||||||||
| InterPro | IPR010748 | ||||||||
| |||||||||
| Ursprungsigenkänningskomplex underenhet 6 (ORC6) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | ORC6 | ||||||||
| Pfam | PF05460 | ||||||||
| InterPro | IPR008721 | ||||||||
| |||||||||
Inom molekylärbiologi är ursprungsigenkänningskomplex ( ORC ) ett DNA - bindande komplex med flera subenheter (6 subenheter) som binder i alla eukaryoter och arkéer på ett ATP -beroende sätt till replikationsstartpunkter . Subenheterna av detta komplex kodas av generna ORC1 , ORC2 , ORC3 , ORC4 , ORC5 och ORC6 . ORC är en central komponent för eukaryot DNA-replikation och förblir bunden till kromatin vid replikationsursprunget under hela cellcykeln .
ORC styr DNA-replikation genom genomet och krävs för dess initiering. ORC och Noc3p bundna vid replikationsursprung tjänar som grunden för sammansättning av pre-replikationskomplexet (pre-RC), vilket inkluderar Cdc6 , Tah11 (aka Cdt1 ), och Mcm2 - Mcm7 - komplexet. Pre-RC-montering under G1 krävs för replikeringslicensering av kromosomer före DNA-syntes under S-fasen . Cellcykelreglerad fosforylering av Orc2, Orc6, Cdc6 och MCM av det cyklinberoende proteinkinaset Cdc28 reglerar initiering av DNA-replikation, inklusive blockering av återinitiering i G2 / M -fas .
ORC är närvarande under hela cellcykeln bunden till replikationsursprung, men är endast aktiv i sen mitos och tidig G1 .
I jäst spelar ORC också en roll i upprättandet av tystnad vid parningstyp loci Hidden MAT Left (HML) och Hidden MAT Right (HMR). ORC deltar i monteringen av transkriptionellt tyst kromatin vid HML och HMR genom att rekrytera Sir1-ljuddämparna till HML- och HMR-ljuddämparna.
Både Orc1 och Orc5 binder ATP, även om endast Orc1 har ATPas -aktivitet. Bindningen av ATP av Orc1 krävs för ORC-bindning till DNA och är väsentlig för cellviabilitet . ATPase-aktiviteten hos Orcl är involverad i bildandet av pre-RC. ATP-bindning av Orc5 är avgörande för stabiliteten hos ORC som helhet. Endast Orcl-5 -subenheterna krävs för ursprungsbindning; Orc6 är avgörande för underhåll av pre-RC när de väl bildats. Interaktioner inom ORC tyder på att Orc2-3-6 kan bilda ett kärnkomplex. En rapport från 2020 tyder på att spirande jäst ORC dimeriserar på ett cellcykelberoende sätt för att kontrollera licensiering.
Proteiner
Följande proteiner finns i ORC:
| S. cerevisiae | S. pombe | D. melanogaster | Ryggradsdjur |
|---|---|---|---|
| ORC 1-6 | ORC 1-6 | ORC 1-6 | ORC 1-6 |
| Cdc6 | Cdc18 | Cdc6 | Cdc6 |
| Cdt1/Tah11/Sid2 | Cdt1 | DUP | Cdtl/RLF-B |
| Mcm2 | Mcm2/Cdc19/Nda1 | Mcm2 | Mcm2 |
| Mcm3 | Mcm3 | Mcm3 | Mcm3 |
| Cdc54/Mcm4 | Cdc21 | DPA | Mcm4 |
| Cdc46/Mcm5 | Mcm5/Nda4 | Mcm5 | Mcm5 |
| Mcm6 | Mcm6/Mis5 | Mcm6 | Mcm6 |
| Cdc47/Mcm7 | Mcm7 | Mcm7 | mcm7 |
Archaea har en förenklad version av ORC, Mcm, och som en följd av den kombinerade pre-RC. Istället för att använda sex olika mcm -proteiner för att bilda en pseudo-symmetrisk heterohexamer, är alla sex subenheter i arkeala MCM desamma. De har vanligtvis flera proteiner som är homologa med både Cdc6 och Orc1, varav några utför bådas funktion. Till skillnad från eukaryota Orc bildar de inte alltid ett komplex. Faktum är att de har divergerande komplexa strukturer när dessa bildas. Sulfolobus islandicus använder också en Cdt1-homolog för att känna igen ett av dess replikationsursprung.
Autonomt replikerande sekvenser
Spirande jäst
Autonomously Replicating Sequences (ARS), som först upptäcktes i spirande jäst , är en del av framgången för ORC. Dessa 100-200 bp sekvenser underlättar replikationsaktivitet under S-fasen. ARS kan placeras på vilken ny plats som helst av kromosomerna hos spirande jäst och kommer att underlätta replikering från dessa platser. En mycket konserverad sekvens på 11 bp (känd som A-elementet ) anses vara väsentlig för ursprungsfunktionen i spirande jäst. ORC identifierades ursprungligen genom dess förmåga att binda till A-elementet i ARS i spirande jäst.
Djur
Djurceller innehåller en mycket mer kryptisk version av en ARS, utan några konserverade sekvenser som ännu har hittats. Här samlas replikeringsursprung till buntar som kallas replikonkluster . Varje klusters repliker är lika i längd, men enskilda kluster har repliker av varierande längd. Dessa replikoner har alla liknande basrester till vilka ORC binder, vilket på många sätt efterliknar det konserverade 11bp A-elementet. Alla dessa kluster aktiveras samtidigt under S-fasen .
Roll i pre-RC montering
ORC är väsentlig för laddning av MCM-komplex ( Pre-RC) på DNA. Denna process är beroende av ORC, Noc3, Cdc6 och Cdt1 – som involverar flera ATP- kontrollerade rekryteringsevenemang. Först bildar ORC, Noc3p och Cdc6 ett komplex på ursprungs- DNA (märkt med regioner av ARS-typ). Nya ORC/Noc3/Cdc6-komplex rekryterar sedan Cdt1/Mcm2-7-molekyler till platsen. När detta massiva ORC/Noc3/Cdc6/Cdt1/Mcm2-7-komplex har bildats, arbetar ORC/Noc3/Cdc6/Cdt1-molekylerna tillsammans för att ladda Mcm2-7 på själva DNA:t genom hydrolys av ATP med Cdc6. Cdc6:s fosforylativa aktivitet är beroende av både ORC och ursprungs-DNA . Detta leder till att Cdt1 har minskad stabilitet på DNA:t och faller av komplexet vilket leder till att Mcm2-7 laddas på DNA:t. Strukturen för ORC, MCM, såväl som det mellanliggande OCCM-komplexet har lösts.
Ursprungsbindande aktivitet
Även om ORC är sammansatt av sex diskreta subenheter, har endast en av dessa visat sig vara signifikant - ORC1. In vivo-studier har visat att Lys -263 och Arg -367 är de grundläggande resterna som är ansvariga för trogen ORC-laddning. Dessa molekyler representerar ovan nämnda ARS. ORC1 interagerar med ATP och dessa grundläggande rester för att binda ORC till ursprungs-DNA . Det har fastställts att detta inträffar långt före replikering och att ORC i sig redan är bunden till ursprungs-DNA när någon Mcm2-7 -laddning inträffar. När Mcm2-7 först laddas omsluter det DNA:t och helikasaktiviteten hämmas. I S-fasen interagerar Mcm2-7 -komplexet med helikas -kofaktorer Cdc45 och GINS för att isolera en enda DNA-sträng , linda upp ursprunget och börja replikera ner kromosomen . För att få dubbelriktad replikering sker denna process två gånger vid ett ursprung. Båda laddningshändelserna förmedlas av en ORC via en identisk process som den första.
Se även
Vidare läsning
-
Bell SP , Dutta A (juli 2002). "DNA-replikation i eukaryota celler". Årlig översyn av biokemi . Årsrecensioner. 71 : 333–74. doi : 10.1146/annurev.biochem.71.110601.135425 . PMID 12045100 .
En omfattande genomgång av molekylär DNA-replikation