Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 338
Текст из файла (страница 338)
В результате ориджины могут быть активированы только один раз за клеточный цикл. Система контроля клеточного цикла управляет сборкой рте-КС и преинициаторного комплекса (рис. 17.22). Сборка рте-КС ингибируется активностью Сс!!с и в большинстве клеток стимулируется АРС/С.
Таким оГ>разом, сборка рге-КС происходит только в позднем митозе и ранней С Гфазе, когда активность Сс!!с низка, а активность АРС~'С вЂ” высока. В начале 5-фазы активация 5-СсПс запускает образование преинициаторного комгшекса, запускающего синтез ДНК. Более того, рге-КС частично разбирается. Поскольку активности 5-Сс(!с и М-Сс!!с остаются высокими (а активность АРС,~С остается низкой) до позднего митоза, новые рте-КС не могут быть собраны в точках начала репликации до окончания клеточного цикла.
На рис. 17.23 показаны некоторые белки, участвующие в инициации репликации ДНК. Основным игроком является крупный мультисубъединичный комплекс, носящий название комплекса узнавания точки начала репликации (Ог!б!п Кесобп!6оп Сошр!ех, ОКС), связывающий точки начала репликации на всем протяжении клеточного цикла. В позднем митозе и ранней ОГфазе Г>елки Сосб и Сдй связываются с ОКС в ориджинах и способствуют загрузке трех родственных белков — белков Мсш.
Образующийся крупный комплекс представляет собой ргс-КС, и точка начала теперь авторнзирована для репликации, Шесть белков Мсш комплекса рге-КС образуют кольцо вокруг ДНК, которое, по-виднмому, служит основной ДНК-хеликжюй, расплетающей орнджин ДНК в начале синтеза ДНК и по мере движения репликационной вилки от ориджина. Таким образом, основной функцией рге-КС является загрузка хеликж>ы, которая будет играть центральную роль в последующей репликации 7[НК. После того как рге-КС был собран в Он ориджин репликации готов к работе. Активация Я-Сс(!с в поздней Орфазс запускает сборку в точке начала нескольких 17.3.
В-Фаза 1бйз пререпликационные комплексы а точках начала репликации образоеание преинициаторного комплекса и инициация .=,„репликационные анонсация аг""ки ФхтзгаациФМ41йс' ~ расхождение хромосом ':депсеацйяЮсгс сборка новых пререпликатианых комплексое ' инеклн>ацю'сгбк 1 е точках начала репликации Рис. 17.22.
Контроль репликации хромосом. Подготоана к репликации ДНК начинается а 6, со сборки пререпликатианых комплексов (рте-КС) а точках начала репликации. Активация 5-Сбь приаццит к образоаанию мультибелкоаых преинициаторных комплексов, расплетающих ДНК а точках начала репликации и начинающих процесс репликации ДНК.
Дае репликационные аилки даижугся от каждой точки начала репликации до тех пор, пока ася хромосома не будет скопироаана. Затем удвоенные хромосомы расходятся а М-фазе. Активация точек начала репликации а 5-фазе также приводит к разборке пререпликатианого комплекса, который не восстанавливается а ориджине до следующей б,-фазы, благодаря чему каждая точка начала репликации актиаируется лишь единонщы за клеточный цикл, дополнительных белковых комплексов, что приводит к образованию гигантского преиницнаторного комплекса, расплетающего спираль н начинающего синтез Д11К.
Одновременно с инициацией репликации Д11К Я Сс1й запускает разборку в ориджине некоторых компонентов рге КС. Ссйс фосфорилируют ОКС и Сс1сб. что приводит к их ингибированию по различным механизмам. Более того, инактивация АРС С в поздней О, фазе также способствует выключению сборки рге КС. В позднем митозе и ранней О, фазе АРС С запускает разрушение белка геминнна, связывающего и ингнбирующего компонент рге КС СсИ. Таким образом, когда в поздней Ог фазе АРС С отключается, геминин накапливается и ингибирует Сс111. В результате этих многочисленных процессов активность Я и М Сс1К и пониженная активность АРС~'С блокируют образование рге КС в Я фазе и позднее.
11о как тогда система контроля клеточного цикла обнуляется и позволяет репликации произойти в следующем клеточном цикле? Ответ прост. В конце митоза активация АРС. С приводит к инактивации Сс1к и разрушению геминина. Компоненты рге КС де фосфорилируются и активируется Сс11.1, что позволяет сборке рге КС подготовить клетку к следующей В фазе.
1644 Часть()/. Вкутранняя арраНиаация кяаткн ОНО (комплекс узнавания точки начала репликации) точка начала реппикации н~'ф — ~ — Е, сч (х прврвпликатианый комплекс (рге-ЯС) преи Рис. 17.23. Контроль инициации репликации ДНК. ОВС остается связанным с точкой начала репликации на протяжении всего клеточного цикла. В ранней б -фазе Сдсб и И11 связываются с ОВС. Образующийся белковый комплекс затем связывается с кольцевыми комплексами Мсгп на прилегающей ДНК, что приводит к формированию пререпликативного комплекса (рге-ВС). Затем 5-Сд(г (и еще одна киназа, не показана) стимулирует сборку нескольких дополнительных белков в точке начала репликации с образованием преинициаторного комплекса. Туда же рекрутируются ДНК-полимераза и другие репликационные ферменты, белковые кольца Мсгп активируются как хеликазы, и расплетание ДНК позволяет начаться репликации.
5-СЖ также блокирует повторную репликацию, запуская разрушение Сг(сб и инактивацию ОВС. Сдт1 инактивируется белком геминином. Геминин — зто мишень АРС/С, и, следовательно, его концентрация возрастает в 5- и М-фазаю когда АРС/С неактивен. Таким образом, компоненты рге-ВС (Сг(сб, Сбт1, Мсгп) не мокнут образовать новый рте-ВС в ориджинах до тех пор, пока М-Сд(г не будет инактивирован, а АРС/С активирован в конце митоза (см. текст). 17.3.
5-фаза 1645 17.3.2. Для удвоения хромосом необходима дупликация структуры хроматина ДНК хромосом упакована в различные белковые компоненты, включая гистоны и многочисленные регуляторные белки, участвующие в контроле экспрессии генов (см.
главу 4). Таким образом, удвоение хромосомы — это не просто удвоение ДНК в ее сердцевине, но и воспроизведение всех белков хроматина и их правильная сборка на ДНК. Синтез белков хроматина усиливается во время Я-фазы для обеспечения сырого материала, необходимого для упаковки новосинтезированной ДНК.
Я-Сс!!с стимулируют значительное усиление синтеза четырех суГ>ъединиц гистонов, образующих гистоновые октамеры в сердцевине каждой нуклеосомы. Эти субъединицы собираются в нуклеосомы на ДНК факторами сГюрки нуклеосом, которые обычно связываются с репликационной вилкой и распределяют нуклеосомы по обеим цепочкам ДНК по мере их выхода из машинерии синтеза ДНК. Упаковка хроматина помогает контролировать экспрессию генов. В некоторых частях хромосомы хроматин сильно конденсирован.
Такой хроматин называется гегне~юх7>оматином, тогда как участки с более свободной структурой называются эухроматином. Подобные различия в структуре хроматина основываются на различных механизмах, включая модификацию гистоновых хвостов и присутствие негистоновых белков (см.
главу 4), Поскольку эти различия играют важную роль в генной регуляции, важно, чтобы структура хроматина, как и содержащаяся в нем ДНК, были точно воспроизведены в 5-фазе. Однако механизм дупликации структуры хроматина малоизучен. Во время синтеза ДНК ферменты, модифицирующие гистоны, и различные негистоновые белки, по-видимому, располагаются на двух новых цепях ДНК по мере выхода из репликационной вилки. Считают, что эти белки спосоГ>ствуют воспроизведению локальной структуры хроматина родительской хромосомы. 17.3.3. Когезины удерживают сестринские хроматиды вместе В конце Б-фазы каждая реплицированная хромосома состоит из пары идентичных сестринских хроматид, связанных друг с другом по всей длине. Когезия сестринских хроматид обеспечивает успешный митоз, поскольку она значительно усиливает прикрепление пары двух сестринских хроматид к противоположным полюсам веретена деления.
Представьте, как сложно было бы добиться такого биполярного прикрепления, если бы сестринским хроматидам Г>ыло позволено отойти друг отдруга в Я-фазе. В самом деле, нарушение когезии хроматид (например, в мутантах дрожжей) приводит к значительным ошибкам в расхождении хромосом. Когезия сестринских хроматид зависит от крупного белкового комплекса когезииа, который прикрепляется по всей длине хроматид по мере репликации ДНК в Я-фазе.
Две субьединицы когезнна являются представителями крупного семейства белков 5МС (~(гпс(цга! Маш(епапсе о1 С!>гошозошез — структурное поддержание хромосом). Когезин образует крупные кольцевые структуры. По-видимому, он способен образовывать кольца вокруг двух сестринских хроматид (рис. !7.24).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
