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Regulación del ciclo celular de la replicación del DNA, Por agotamiento de…
Regulación del ciclo celular de la replicación del DNA
Orígenes y replicones
Programación Inicial de la replicación
Punto determinante de decisión de inicio en G1 post mitosis
Activación de orígenes en fase S
Más rápido en eucromatina; más lento en heterocromatina
Resulta del reclutamiento del replisoma
Dependiente de DDK, CDK, Cdc45, acetilación y niveles de histonas libres
La relación entre transcripción y replicación
no está del todo clara
Hipótesis del replicón
Los orígenes son secuencias específicas de DNA (in cis) que son reconocidas por proteínas de unión a DNA.
Puntos a favor
Se adecua a organismos procariotas unicelulares y a varios virus.
Puntos en contra
En eucariotas, parecieran existir muy pocas secuencias específicas al origen, con excepción de S. cerevisiae
Modelos de sistemas
in vitro
Reconstruidos con proteínas purificadas y sustratos de DNA
A partir de E. coli y virus animales (SV40)
Aún no hay sistemas eucariotas
in vitro
Sistemas
in vitro
de extracto crudo
Éxito en medición de función de proteínas y en evaluación de mecanismo químico
Sistemas genéticos moleculares de levaduras
Para diseccionar el mecanismo de iniciación, no reconstruyen por completo la replicación
Reconstrucción parcial del pre-RC en el DNA de origen
in vitro
G1 apoya el ensamblaje del pre-RC
ORC se reemplaza por proteínas ORC1-6 recombinantes producidas en células de insectos
Aplicados a mamíferos
Uso de núcleos molde aislados de células en fase G1 y extracto citosólico elaborado en fase S
Ineficaz
Baja reproducción
Similitud con aplicación
en rana
No requiere membranas nucleares intactas
Replicación llevada a cabo por las proteínas improtantes
Útiles en el descubrimiento
de nuevos factores reguladores
Link Title
Proteína acetilasa de Mcm3
MCM3AP
Sustituir extracto de
huevo de rana
Replicar el nucloide de mamíferos
Modelo de Ranas (Xenopus laeves)
Extracto de huevo sin células (con plantilla de ADN)
No requiere secuencia de origen definida
Selección de origen aleatoria
Sistema original
(Inyección de ADN en un huevo)
Modelo más nuevo y soluble
No requiere presencia de la membrana nuclear
Sintetiza 2 extractos
NPE concentrado (Extracto nucleoplasmático)
Extracto citosólico en huevos
Combinación de genética molecular de levadura y fisión y gemación
Regulación del ciclo celular de la iniciación de la replicación
Ensamblaje o licenciamiento: formación de pre-RC
Se carga la helicasa de DNA en el origen
Proceso conocido como
"carga de pinza"
Se compone de una "llave", "motor" y "estator"
En eucariotas, participan las 5
subunidades de Rfc
Rfc1 (llave), Rfc2,3,4 (motor) y Rfc5 (estator)
Se requiere de las
proteínas Cdc6 y Cdt1
Cdc6 + cromatina
de origen activan un
interruptor de ORC
Dando lugar al
ensamble Pre-RC
Complejo Cdt1-MCM
se carga en el complejo de origen
ORC-Cdc6
Cdt1 y Cdc6 se disocian
Hidrolisis de ATP por ORC carga a la helicasa
Concesión de licencias bloqueadas es fases S, G2 y M
Regulado por
CDK
y
Geminia
CDK
Degradación y localización de componentes de Pre-RC
Geminina
Se une e inhibe a Cdt1
Bloquea la carga de la helicasa MCM
Organización del ciclo celular y formación de complejos RC
Ensamblaje alargado: carga del replisoma
Marca el inicio en la replicacion del ADN
Desprendimiento de proteínas Ore
Conversión de Mcm2-7 como helicasa replicativa
Produce la unión de Mcm2- 7, Cdc6 y Cdt1
Unwinding: activación de helicasa
Replicación coordinada
: helicasa y carga de replisoma
DNAss
por falta de coordinación
fosforilación por enzimas CDK y DDK
Cdc45: iniciación y para la elongación de la horquilla utilizando un mutante cdc45ts-degron
G1
(pre-RC + Mcm 2-7)
orígenes unidos por ORC también tienen unido el complejo MCM
pre-IC
DDK
cdc45
Carga del replisoma
Cofactor de la helicasa
Movimiento con horquilla de replicación
activación de la helicasa
Reconocimiento: etiquetar el origen con el ORC
reconocer una estructura de cromatina única
determinantes epigenéticos
Rol de las 6 subunidades
superfamilia de ATPasas AAA+
unión ATP de la subunidad Orc1 para la unión al ADN .
motivos conservados de Walker A, B, C y D, excepto Orc6
ATP
ADN p envuelto alrededor
anillo ORC-Cdc6
se une al anillo MCM
facilitar la carga
hélice MCM en el origen
ORC, G1 (pre-RC), S (CDK y DDK), Licencia de replicación
Re-replicación (bloqueo carga de MCM)
Maintenance of mini chromosomes
Familia de genes
Complejo Mcm4 / 6/7 catalíticos Mcm2 / 3/5 son reguladores
Eso no es del todo correcto
mcm 2 y mcm 3 necesarios para formar la horquilla
Descrita gracias a la Mth-MCM
Proteína homologa proveniente de Methanobacterium thermoautotrophicum
Dominio C-terminal
Contiene los dominios catalíticos de ATPasa y helicasa
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Dominio N-terminal
Oligomerización y unión al ADN
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División en dimeros y trimeros
Ayudan en la replicación
Introducción
Errores que dan como resultado una replicación insuficiente o una duplicación excesiva del genoma
Tienen consecuencias desastrosas, produciendo enfermedades genéticas humanas
Cáncer
Enfermedades congénitas
Anomalías de desarrollo
"Los
mecanismos de regulación molecular
han
evolucionado
para asegurar que el genoma se
replica una vez
y solo una vez y luego se
segrega igualmente
a las células hijas resultantes."
la replicación del ADN se regula mediante el
reclutamiento
de
Maquinaria de replicación o "
Replisoma
"
En sitios llamados
orígenes
en el cromosoma.
Máquina molecular que replica el ADN bidireccionalmente desde los orígenes de forma semiconservativa
El proceso de reclutamiento se llama
iniciación
.
La replicación posterior del ADN por parte del replisoma se denomina
Elongación
.
El mecanismo básico de regulación es
identificar el origen
haciendo que una
proteína iniciadora
se una a él.
Los
complejos de proteínas
que reclutan el replisoma en el origen
reconocen
luego la proteína iniciadora unida a la cromatina de origen.
El replisoma
abre la hélice
de ADN,
estabiliza el ADNss
que se forma y
permite
que las enzimas (polimerasas) copien el ADN.
Regulación del ciclo celular de la replicación del ADN en células eucariotas.
Regulación Checkpoint de la replicación de DNA
Concepto:
monitorear la finalización exitosa de los eventos del ciclo celular que involucran la replicación del ADN y la mitosis
sensores
RFC, RPA, PCNA, 9-1-1, Polε
amplificadores
Rad9, Mrc1 / Claspin
transductores
Mec1, Tel1, ATM, ATR, Chk2 / Rad53, y proteína quinasas Chk1
proteinas diana
proteína quinasas Dun1 y Cdk1, Cdc45, factor de transcripción p53, helicasa MCM, Polζ
Respuesta
detención del ciclo celular, transcripción, reparación del ADN, síntesis de translesión, etc.
Mecanismo
Algunas cepas de levadura en ciernes pueden entran en mitosis con ADN no replicado y sufren una "anafase reductora".
"Punto de control de la fase G1/M"
Mutantes cdc7ts y dbf4ts se detienen en la fase G1
El ssDNA generado durante la replicación normal activa la vía ATR/ATM para inhibir la iniciación en los orígenes tardíos.
La inhibición se produce al impedir la carga de la proteína Cdc45 dependiente de CDK y DDK
Bloquea la activación de la helicasa y el reclutamiento del replisoma.
Otras proteínas de replicación importantes para el punto de control son Mrc1 Dbp11, PCNA, RFC y la ADN polimerasa ε.
Las proteínas del punto de control pueden ayudar a regular la replicación a través de regiones genómicas difíciles.
Evolución de la replicación cromosomal
Involucra el cambio de la "maquinaria de replicación"
Bacteria
DNAb helicasa
Eukarya
MCM helicasa
misma estructura y función
sin tener genes ortólogos
Archea
Replicación del
DNA premeiótico
Durante la meiosis la célula diploide
1 replicación DNA
2 divisiones nucleares
Cuatro haploides
Primera division (MI)
Es reduccional
Segunda division (MII)
Es mitótica
Características
especificas de la meiosis
Fase S para promover la recombinación meiótica
Fase meiótica mas larga
que fase mitótica
Inhibe 2da ronda de replicación
CDK
Inhibe cdc6
↑ exlución nuclear Mcm2-7
↓ ORC ac
Se comparten muchos mecanismos con mitosis
En levaduras
Proceso dependiente de temperatura
Y regulado por
Cohesina Rec8
Transesterasa Spo11
Factores de transcripcion
Concentraciones variables
Mayores en
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Menores en
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En fase S meiotica
Cdc6
3 more items...
CDK y DDK
3 more items...
MUM2
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Por agotamiento de la proteína diana con ac y proteínas recombinates
Sufre
Produce
Son
Como