当多亚基复合物相遇:复制叉上的复制体-黏连蛋白相互作用

染色体DNA的复制涉及多种复杂的蛋白质复合物。 “复制体”是一种大型分子机器,负责解旋亲代DNA并合成子代的前导链和滞后链。 为了实现这些功能,“复制体”需要解旋酶,DNA聚合酶,以及组成复制叉的几个相关因子(参见图1)。

图1:真核生物的复制叉的示意图

姐妹染色单体的黏合是复制过程中的一个重要方面,这个过程是通过“黏连蛋白”介导的。 黏连蛋白是一种多亚基复合物,由两个SMC蛋白(Smc1和Smc3)和一个α-kleisin(Scc1)组成。(α-kleisin包括三种辅助因子,即Scc3,Pds5和Wpl1)。 协调“黏连蛋白”与“复制体”的分子机理仍未完全被理解。

西班牙高等科学研究理事会旗下生物研究中心的Sara Villa-Hernández和Rodrigo Bermejo发表在BioEssays的综述性文章回顾了近期科学家对于“黏连蛋白”与“复制体”结构-功能的理解。他们从分子层面解释了在DNA的复制机器是如何通过黏连蛋白的作用来提高新生的姐妹染色单体稳定性的。

黏连蛋白会在DNA进入S期之前加载到DNA上并在其周围形成环状结构。随着DNA复制的进行,黏连蛋白会将姐妹染色单体包在一起,并保持这种状态直至进入分裂期。 随后黏连环打开,释放姐妹染色单体并使其进入不同的子细胞中(参见图2)。

图2:染色体复制周期中“黏连蛋白”的作用

既然黏连蛋白在复制叉到来之前已经存在,那么黏连蛋白是如何与“复制体”相互作用的呢?对于这个问题,已经有几种可能的模型被提出(见图3)。 在“随机移动/负载”模型中,黏连蛋白会随机从未复制的染色质中脱离,之后各自独立地加载到复制的DNA双链中(图3a)。

图3:显示染色质结合的黏连蛋白和复制叉之间的接口的不同模型

另一个模型表明复制是通过通过黏连蛋白环发生的(图3b); 但是,由于复制体的尺寸比较大,除非其中的一个或几个复合体发生了重建,否则似乎不太可能通过黏连蛋白环。 第三个模型则认为黏连蛋白会移动和易位到新生的染色单体(图3c)。

最后一个模型是与最近的研究结果最吻合的,但在活体中该过程到底是如何进行的仍然需要进一步研究。相关论文在线发表在BioEssaysDOI: 10.1002/bies.201800109)上。

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