PMC

Dobbelttrådsbrudd I DNA kan forårsake ødeleggelse i celler hvis de ikke repareres. Derfor ble det foreslått at endene av kromosomer kan være spesialiserte cap strukturer som ikke er anerkjent som dobbelt tråd pauser, og dermed hindre celle syklus arrest, degradering, og rekombinasjon fusjon (Muller, 1938; McClintock, 1939). Vi vet nå at telomerer utgjør endene av kromosomer og er avgjørende for genomstabilitet. Telomerer er sammensatt av tandem hode-til-hale repetisjoner av en kort G-rik sekvens; for eksempel er menneskelige telomerer 2-20 kb (TTAGGG)n repetisjoner. Kromosomendene er ikke sløve, og 3 ‘ enden (G-rik tråd) overheng i en enkelt tråd som kan invadere det indre av telomer for å fortrenge den indre G-rik sekvens og danne En t-sløyfe struktur (Griffith et al., 1999; Jørgen et al., 2003; Doksani et al., 2013), og beskytter dermed kromosomendene fra å bli gjenkjent av cellen som dobbeltstrengbrudd, i tillegg til beskyttelse av proteiner som binder telomeren.Eukaryote kromosomer dupliseres via semikonservativ replikering med en ledende (kontinuerlig syntese for nettovekst ved 3′ – enden av den begynnende ledende strengen) og forsinkende (diskontinuerlig Okazaki-fragmentsyntese for nettovekst ved 5′ – enden av den begynnende forsinkende strengen) forlengende streng som vist I Fig. 1. I kromosomal semikonservativ replikasjon fjernes den korte 5’ RNA-primeren fra den naserende strengen og gapet fylles INN AV DNA som er ligert til det tilstøtende naserende DNA. Men på slutten av kromosomet, gapet etter fjerning av 5 ‘ terminal RNA primer på lagging tråd kan ikke fylles i, og kromosomet kan bli kortere med hver påfølgende runde av replikasjon. Dette har blitt kalt sluttreplikasjonsproblemet (Watson, 1972; Olovnikov, 1973), og telomerase bidrar til å løse dette problemet (Greider Og Blackburn, 1987; Soudet et al., 2014).

Semikonservative replikering skjer før virkningen av telomerase. TIDLIGERE ble DET antatt AT DNA-replikasjon begynte ved en opprinnelse i kromosomalt DNA ved siden av telomer-repetisjonene, med replikasjonsgaffelene som beveger seg toveis bort fra den subtelomere opprinnelsen(Fig. 1 A), og dermed replikere telomeren. Imidlertid forblir spørsmålet om DNA-replikasjon kan initiere med en viss frekvens i selve telomeren (Fig. 1 B). Dette spørsmålet har nå blitt besvart bekreftende i dette spørsmålet Av Drosopoulos et al., som brukte enkeltmolekylanalyse AV replikert DNA (SMARD; Norio Og Schildkraut, 2001). I denne tilnærmingen blir replikerende celler sekvensielt merket av to forskjellige nukleotidanaloger som senere identifiseres ved immunfluorescens. For eksempel, i toveisreplikasjon, vil røde signaler fra den første pulsen flankeres i hver ende av grønne signaler fra den andre pulsen. Tidligere rapporter ved HJELP AV SMARD hadde konkludert med at de fleste replikering initierer på subtelomere regioner i mus og menneskelige genom og sjelden i telomerer seg selv (Sfeir et al., 2009; Rosopoulos et al., 2012). I den siste studien Av Drosopoulos et al. (2015), fluorescens in situ hybridisering (FISH) ved hjelp av prober fra telomer regionen tillot replikasjonsmønsteret som skal analyseres for et 320 kb genomisk segment fra slutten av musekromosomarmen 14q. På grunn av den lange tiden (4 h) for den første (røde) puls, ble det vanligvis bare sett røde signaler i telomeren, men siden mange slike molekyler ikke hadde det røde signalet som strekker seg inn i den subtelomere regionen, kan det komfortabelt konkluderes med at replikering må ha initiert i telomeren (Fig.. 1 B). Videre har noen molekyler rødt signal i telomeren flankert av grønt signal, som støtter denne konklusjonen. Selv om det i disse tilfellene var kromosom-proksimalt grønt signal, ble kromosom-distalt grønt signal sjelden sett. Således, selv om det var begrenset bevis for toveisreplikasjon med opprinnelse i telomeren, er det veldig klart at en replikasjonsopprinnelse kan eksistere innenfor telomeren med en replikasjonsgaffel som strekker seg over tid inn i subtelomeren. Det gjenstår å undersøke om replikering initierer med en relativt høy frekvens i telomerer av kromosomer enn 14q.

disse funnene reiser spørsmålet om opprinnelsen TIL DNA-replikasjon sammenfaller med den enkle sekvensreplikasjon funnet i telomerer eller i stedet hvis den sammenfaller med en annen sekvens som kan være ispedd i telomeren. Den førstnevnte er foreslått av en studie med Xenopus cellefrie ekstrakter som kunne samle pre-replikasjonskomplekset og gjennomgå NOE DNA-replikasjon på eksogent DNA som utelukkende inneholder telomere gjentakelser (Kurth og Gautier, 2010). Lignende konklusjoner SOM DNA-replikasjon kan initiere i de enkle DNA-repeterene som finnes i sentromerer hvor replikasjonsbobler har blitt observert I Drosophila virilis ved elektronmikroskopi, er nådd (Zakian, 1976), og en nylig studie tyder på AT DNA-replikasjon initierer i humant alfa-satellitt-DNA (erliandri et al., 2014).

Replikasjonsgafler beveger seg sakte gjennom telomert DNA (Ivessa et al., 2002; Makovets et al., 2004; Miller et al., 2006; Sfeir et al., 2009) på grunn AV den høye termiske stabiliteten TIL GC-rike telomere DNA, samt dens tilbøyelighet til å danne stabile sekundære strukturer, som G-quadruplex (G4) DNA, som kan utgjøre problemer FOR DNA-replikasjon (Lopes et al., 2011; Paeschke et al., 2011). Ulike helicaser bidrar til å løse dette problemet; For Eksempel Hjelper Pif1 helicase å slappe Av G4 (Paeschke et al., 2013). Bloom syndrom helicase (BLM) og Werner syndrom helicase (WRN) har også vært involvert i å bistå telomer replikering: BLM undertrykker replikasjonsavhengige skjøre telomerer(Sfeir et al., 2009), og WRN undertrykker defekter i telomere lagging strand syntese (Crabbe et al., 2004). Drosopoulos et al. (2015) rapporterer nå at ledende strengsyntese som initierer i telomeren, har en langsommere progresjonsgrad i subtelomeren i BLM-mangelfulle celler som visualisert AV SMARD. Videre var det en høyere frekvens av replikasjonsinitiering i 14q-subtelomeren til DE BLM-mangelfulle cellene, som oppsto nærmere telomeren enn I BLM-dyktige celler. Disse observasjonene antyder at sovende replikasjonsopprinnelse i 14q-subtelomeren kan aktiveres når gaffelprogresjon hindres i BLM-mangelfulle celler(Fig . 1 C). Drosopoulos et al. (2015) fant også en økning i subdelomer replikasjonsinitiering når replikasjonsgaffelprogresjon fra telomer ble hindret av aphidicolin, som et alternativt middel for å aktivere sovende opprinnelse ved replikasjonsspenning. Når celler ble behandlet Med g4 stabilisator PhenDC3, økte 14q subtelomer opprinnelse avfyring ytterligere I BLM-mangelfulle celler. Samlet foreslår dataene en nedgang i progresjon av ledende strandsyntese fra en opprinnelse i 14q telomeren (ved Hjelp Av G-rik foreldrestreng som mal) når G4-strukturer ikke kan løses i BLM-mangelfulle celler. Som ytterligere støtte FOR EN ROLLE BLM helicase å fjerne G4 strukturer, var det økt farging I BLM-mangelfulle celler AV bg4 antistoff (Biffi et al., 2013) mot G4 i hele genomet og spesielt i telomerer.

WRN helicase kan slappe Av G4 in vitro (Fry Og Loeb, 1999; Mohaghegh et al., 2001). Når Drosopoulos et al. (2015) brukte SMARD til å analysere replikering i celler dobbelt mangelfull av BÅDE BLM og WRN, de fant en markert reduksjon av rødt replikasjonssignal i 14q telomerer, noe som tyder på noen funksjonell overlapping MELLOM BLM og WRN med hensyn til ledende strengsyntese av den g-rike strengen av telomerer. Støtte denne konklusjonen, det var mer G4 farging AV bg4 antistoff i celler dobbelt mangelfull AV BÅDE BLM og WRN enn i celler mangelfull av bare BLM eller BARE WRN. Dette er den første direkte demonstrasjonen in vivo av ET bidrag FRA BLM og WRN helicases i oppløsningen Av G4-strukturer, som er spesielt nødvendig for progresjon av ledende strandsyntese som initierer i telomerer og kopieres fra G-rich-strengen.