Wikipedia

D-petlja

U molekulskoj biologiji, petlja pomjeranja ili D-petlja je DNK struktura u kojoj su dva lanca dvolančane molekule DNK razdvojena za rastegnuti i razdvojeni trećim lancem DNK. R-petlja je slična D-petlji, ali u ovom slučaju treći lanac je RNK, a ne DNK. Treći lanac ima baznu sekvencu koja je komplementarna jednom od glavnih lanaca i parova s njim, čime se istiskuje drugi komplementarni glavni lanac u regionu. Unutar tog regiona struktura je stoga oblik trolančane DNK. Dijagram u radu koji uvodi pojam ilustrira D-petlju s oblikom koji liči na veliko "D", gdje je pomjerena niti formirala petlju "D".[1]

D-petlje se javljaju u brojnim određenim situacijama, uključujući popravku DNK, telomera i kao polustabilnu strukturu u mitohondrijskoj kružnoj DNK molekuli.

U mitohondrijama

uredi

Istraživači na Caltechu su 1971. otkrili da kružna mitohondrijska DNK iz rastućih ćelijaa uključuje kratak segment od tri lanca koji su nazvali petlja pomjeranja.[1] Otkrili su da je treći lanac repliciran segment teškog lanca (ili H-lanca) molekule, koji je istisnuo, i bio vodikovom vezom vezan za lahki lanac (ili L-lanac). Od tada se pokazalo da je treći lanac početni segment generiran replikacijom teškog lanca koji je zaustavljen ubrzo nakon inicijacije i često se održava u tom stanju neko vrijeme.[2] D-petlja se javlja u glavnom nekodirajućem području molekule mitohondrijske DNK, segmentu koji se naziva kontrolna regija ili region D-petlje.

Replikacija mitohondrijske DNK može se desiti na dva različita načina, oba počevši u regiji D-petlje.[3] Jedan način nastavlja replikaciju teškog lanca kroz značajan dio (npr. dvije trećine) kružne molekule, a zatim počinje replikacija lahkog lanca. Noviji način rada počinje na drugom porijeklu unutar regije D-petlje i koristi replikaciju spojenog lanca uz istovremenu sintezu oba lanca.[3][4]

Određene baze unutar regije D-petlje su konzervirane, ali veliki dijelovi su veoma varijabilni i region se pokazao korisnim za proučavanje evolucijske historije kičmenjaka.[5] Regija sadrži promotore za transkripciju RNK iz dva lanca mitohondrijske DNK neposredno uz strukturu D-petlje koja je povezana sa pokretanje replikacija DNK.[6] Sekvence D-petlje su takođe od interesa za proučavanje karcinoma.[7]

Funkcija D-petlje još nije jasna, ali nedavna istraživanja sugeriraju da ona učestvuje u organizaciji mitohondrijskog nukleoida.[8][9]

U telomerama

uredi

Godine 1999. objavljeno je da telomere, koje pokrivaju kraj hromosoma, završavaju strukturom nalik na proizvod koji se naziva T-petlja (telomerna petlja ).[10] Ovo je petlja oba hromosomska lanca koji su spojeni na raniju tačku u dvolančanoj DNK, pomoću kraja 3' lanca koji invaziju na parni lanac i formiraju D-petlju. Zglob je stabilizovan shelterinskim proteinom POT1.[11] T-petlja, koja je završena spajanjem D-petlje, štiti kraj hromosoma od oštećenja.[12]

U popravku DNK

uredi

Kada je dvolančana molekula DNK pretrpjela prekid u oba lanca, jedan mehanizam popravke koji je dostupan u diploidnim eukariotskim ćelijama je popravka homologne rekombinacije. Ovo koristi netaknuti hromosom koji je homologan slomljenom kao šablon za dovođenje dva dvolančana dijela u ispravno poravnanje za ponovno spajanje. Rano u ovom procesu, jedan lanac od jednog komada se poklapa sa lancem intaktnog hromosoma i taj lanac se koristi za formiranje D-petlje u toj tački, pomjerajući drugi lancu netaknutog hromosoma. Slijede različiti koraci ligacije i sinteze, kako bi se izvršilo ponovno spajanje.[13]

Kod ljudi, protein RAD51 je centralni za homolognu pretragu i formiranje D-petlje. U bakterije Escherichia coli, sličnu funkciju obavlja protein RecA.[14]

Mejotska rekombinacija

uredi
 
Model mejotske rekombinacije, iniciran prekidom ili prazninom dvostrukog lanca, nakon čega slijedi uparivanje s homolognim hromosomom i invazija lanca, kako bi se pokrenuo proces rekombinacijske popravke. Popravka jaza može dovesti do krosingovera (CO) bočnih regija ili nez krosinga (NCO). Smatra se da se rekombinacija CO javlja pomoću modela dvostruke Hollidayeve spone (DHJ), ilustrovane na desnoj strani, iznad. Smatra se da se NCO rekombinanti javljaju prvenstveno po modelu rekombinntnog udvostručavanja ovisnog o lancima od sinteze (SDSA), koji je ilustrovan lijevo, gore. Čini se da je većina događaja rekombinacije tipa SDSA.

Tokom mejoza, popravak dvostrukih lanaca oštećenja, posebno dvolančanih prekida, događa se procesom rekombinacije prikazanim u pratećem dijagramu. Kao što je prikazano, D-petlja ima centralnu ulogu u mejotskom rekombinacijskom popravljanju takvih oštećenja. Tokom ovog procesa, Rad51 i Dmc1 rekombinaze vezuju 3' jednolančane DNK (ssDNK) repove da formiraju spiralne nukleoproteinske filamente koji traže intaktnu homolognu dvolančanu DNK (dsDNK).[15] Jednom kada se pronađe homologna sekvenca, rekombinaze olakšavaju invaziju kraja ssDNK u homolognu dsDNK, kako bi se formirala D-petlja. Nakon izmjene lanaca, intermedijari homologne rekombinacije se obrađuju na bilo koji od dva različita puta (vidi dijagram), kako bi se formirali konačni rekombinantni hromosomi.

Također pogledajte

uredi

Reference

uredi
  1. ^ a b Kasamatsu, H.; Robberson, D. L.; Vinograd, J. (1971). "A novel closed-circular mitochondrial DNA with properties of a replicating intermediate". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 68 (9): 2252–2257. Bibcode:1971PNAS...68.2252K. doi:10.1073/pnas.68.9.2252. PMC 389395. PMID 5289384.
  2. ^ Doda, J. N.; Wright, C. T.; Clayton, D. A. (1981). "Elongation of displacement-loop strands in human and mouse mitochondrial DNA is arrested near specific template sequences". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 78 (10): 6116–6120. Bibcode:1981PNAS...78.6116D. doi:10.1073/pnas.78.10.6116. PMC 348988. PMID 6273850.
  3. ^ a b Fish, J.; Raule, N.; Attardi, G. (2004). "Discovery of a major D-loop replication origin reveals two modes of human mtDNA synthesis" (PDF). Science. 306 (5704): 2098–2101. Bibcode:2004Sci...306.2098F. doi:10.1126/science.1102077. PMID 15604407. S2CID 36033690.
  4. ^ Holt, I. J.; Lorimer, H. E.; Jacobs, H. T. (2000). "Coupled leading- and lagging-strand synthesis of mammalian mitochondrial DNA". Cell. 100 (5): 515–524. doi:10.1016/s0092-8674(00)80688-1. PMID 10721989.
  5. ^ Larizza, A.; Pesole, G.; Reyes, A.; Sbisà, E.; Saccone, C. (2002). "Lineage specificity of the evolutionary dynamics of the mtDNA D-loop region in rodents". Journal of Molecular Evolution. 54 (2): 145–155. Bibcode:2002JMolE..54..145L. doi:10.1007/s00239-001-0063-4. PMID 11821908. S2CID 40529707.
  6. ^ Chang, D. D.; Clayton, D. A. (1985). "Priming of human mitochondrial DNA replication occurs at the light-strand promoter". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 82 (2): 351–355. Bibcode:1985PNAS...82..351C. doi:10.1073/pnas.82.2.351. PMC 397036. PMID 2982153.
  7. ^ Akouchekian, M.; Houshmand, M.; Hemati, S.; Ansaripour, M.; Shafa, M. (2009). "High Rate of Mutation in Mitochondrial DNA Displacement Loop Region in Human Colorectal Cancer". Diseases of the Colon & Rectum. 52 (3): 526–530. doi:10.1007/DCR.0b013e31819acb99. PMID 19333057. S2CID 28775491.
  8. ^ He, J.; Mao, C. -C.; Reyes, A.; Sembongi, H.; Di Re, M.; Granycome, C.; Clippingdale, A. B.; Fearnley, I. M.; Harbour, M.; Robinson, A. J.; Reichelt, S.; Spelbrink, J. N.; Walker, J. E.; Holt, I. J. (2007). "The AAA+ protein ATAD3 has displacement loop binding properties and is involved in mitochondrial nucleoid organization". The Journal of Cell Biology. 176 (2): 141–146. doi:10.1083/jcb.200609158. PMC 2063933. PMID 17210950.
  9. ^ Leslie, M. (2007). "Thrown for a D-loop". The Journal of Cell Biology. 176 (2): 129a. doi:10.1083/jcb.1762iti3. PMC 2063944.
  10. ^ Griffith, J. D.; Comeau, L.; Rosenfield, S.; Stansel, R. M.; Bianchi, A.; Moss, H.; De Lange, T. (1999). "Mammalian telomeres end in a large duplex loop". Cell. 97 (4): 503–514. doi:10.1016/S0092-8674(00)80760-6. PMID 10338214.
  11. ^ Maestroni L, Matmati S, Coulon S (2017). "Solving the Telomere Replication Problem". Genes. 8 (2): E55. doi:10.3390/genes8020055. PMC 5333044. PMID 28146113.
  12. ^ Greider, C. W. (1999). "Telomeres do D-loop-T-loop". Cell. 97 (4): 419–422. doi:10.1016/s0092-8674(00)80750-3. PMID 10338204.
  13. ^ Hartl, Daniel L.; Jones, Elizabeth W. (2005). "page 251". Genetics: Analysis of Genes and Genomes. Jones & Bartlett Publishers. ISBN 978-0763715113.
  14. ^ Shibata, T.; Nishinaka, T.; Mikawa, T.; Aihara, H.; Kurumizaka, H.; Yokoyama, S.; Ito, Y. (2001). "Homologous genetic recombination as an intrinsic dynamic property of a DNA structure induced by RecA/Rad51-family proteins: A possible advantage of DNA over RNA as genomic material". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (15): 8425–8432. Bibcode:2001PNAS...98.8425S. doi:10.1073/pnas.111005198. PMC 37453. PMID 11459985.
  15. ^ Sansam CL, Pezza RJ (2015). "Connecting by breaking and repairing: mechanisms of DNA strand exchange in meiotic recombination". FEBS J. 282 (13): 2444–57. doi:10.1111/febs.13317. PMC 4573575. PMID 25953379.
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=D-petlja&oldid=3485156"