Mecanismos da extrusão do laço do ADN

Os laços do ADN são produzidos quando o ADN desliza através das proteínas em forma de anel do motor. Este processo é sabido como a extrusão do laço do ADN. As extrusões do laço ajudam em manter as regiões locais do ADN unidas. Muitas teorias foram propor explicar a extrusão do laço do ADN.

Crédito de imagem: Rost9/Shutterstock

Extrusão do laço pela manutenção estrutural da família dos cromossomas (SMC) das ATPase

Ganji M e outros, e Fudenberg G e outros, postulado que a família de SMC das ATPase, tais como o condensin e a coesão, expulsa ADN em grandes laços. A energia da hidrólise do ATP ajuda as proteínas de SMC a translocate ao longo das fibras da cromatina.

Pela imagem lactente do tempo real da extrusão do laço do ADN, observou-se que um único complexo do condensin poderia expulsar muitos pares do kilobase de ADN. O crescimento da parada destes laços da cromatina quando as proteínas de SMC, tais como os anéis do cohesin, encontrarem as proteínas de CTCF no sentido convergente.

Estas proteínas de CTCF estam presente nas beiras topològica de associar domínios (TADs). TADs é os domínios megabase-longos da cromatina que formam o estrutural e os blocos de apartamentos fundamentais de cromossomas humanos da interfase. Para um laço estável da cromatina, o terminal de C da proteína de CTCF deve encontrar os anéis da coesão.

Extrusão do laço por enzimas ADN-laço-expulsando

Nesta teoria, as enzimas ADN-laço-expulsando provavelmente são limitadas a uma estrutura do ADN do comprimento finito. Cada enzima é supor para ter dois domínios obrigatórios que podem ligar e construir uma ponte sobre dois locais do ADN.

Quando as proteínas de SMC tais como a coesão (igualmente conhecida como máquinas) ligam à estrutura do ADN, associa com os locais adjacentes da estrutura. Alipour E e outros, postulado mais que o ATP hydrolyzes cada domínio obrigatório para se mover ao longo do ADN.

A relação da proteína entre cada domínio obrigatório conduz à extrusão de um laço do ADN. Esta associação das máquinas e do ADN, conhecida como o processivity infinito, forma uma distribuição desorganizado de laços pequenos.

Contudo, se a dissociação da máquina e do ADN ocorre, sabido como o processivity finito, laços altamente estáveis e grandes do ADN são formados com muito menos flutuações.

Extrusão do laço supercoiling transcrição-induzido

Não há nenhuma evidência estabelecida que os anéis do cohesin actuam porque translocases activos do ADN para causar extrusões do laço. Contudo, supercoiling transcrição-induzido é um processo bem documentado em organismos de vida.

Este processo empurra anéis do cohesin de TAD activamente ao longo das fibras da cromatina, formando algemas do ` do cohesin'. Estas algemas são liberadas então pela enzima do topoisomerase IIB do ADN (TOPIIB) actual nas beiras de TADs para formar laços da extrusão do ADN.

Extrusão do laço pela osmose

Yamamoto T e Schiessel M analisaram a dinâmica do anel do cohesin em um laço com os carregadores do cohesin no meio do laço e os descarregadores nas extremidades do laço. Este mecanismo supor que os monómeros do cohesin ligam ao carregador mais freqüentemente do que dímero do cohesin.

Os dímero do cohesin facilitaram a extrusão do laço do ADN devido à pressão osmótico exercida pelos monómeros do cohesin. Contudo, esta teoria guardara verdadeiro somente se os seguintes critérios são encontrados:

  1. Carga rara de dímero do cohesin na fibra da cromatina.
  2. Os monómeros de Cohesin não formam dímero na fibra da cromatina.

Extrusão do laço conduzida pelo movimento térmico (extrusão diffusive)

Embora a versão recente da alto-produção de dados da captação da conformação do cromossoma (HiC) sugira que os motivos de CTCF e os anéis obrigatórios do cohesin conduzam para dar laços na extrusão, uma proteína apropriada do motor que gere estes laços deve ser encontrada ainda.

Brackley e outros, HiC usado para realizar experiências de simulação a fim derramar sobre mais luz se a extrusão diffusive poderia gerar laços do ADN. Sua simulação 1D simples demonstrou um efeito de catraca.

Nesta simulação, as algemas diferentes do cohesin continuamente foram carregadas e transferidas ficheiros pela rede de uma fibra da cromatina. Observou-se que se as algemas eram aleatoriamente lugar carregados, um número de laços eram de lado a lado competência formada para o espaço.

Contudo, se as algemas foram carregadas em um único lugar, conduziu a um efeito de catraca. Este efeito de catraca impediu que a primeira algema difunda para trás para o local da carga, assim criando uma pressão osmótico que conduz à extrusão diffusive do laço.

A extrusão do laço é uma etapa importante em assegurar-se de que a informação genética esteja distribuída uniformente durante a divisão de pilha. Compreender os mecanismos envolvidos na extrusão do laço do ADN é uma etapa crucial em seguir as origens moleculars de muitas genético e doenças crónicas.

Fontes:

[Leitura adicional: ADN]

Last Updated: Feb 26, 2019

Deepthi Sathyajith

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Deepthi Sathyajith

Deepthi spent much of her early career working as a post-doctoral researcher in the field of pharmacognosy. She began her career in pharmacovigilance, where she worked on many global projects with some of the world's leading pharmaceutical companies. Deepthi is now a consultant scientific writer for a large pharmaceutical company and occasionally works with News-Medical, applying her expertise to a wide range of life sciences subjects.

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