Mecanismos del estiramiento por presión del rizo de la DNA

Se producen los rizos de la DNA cuando la DNA se desliza a través anillo-como las proteínas del motor. Este proceso se conoce como estiramiento por presión del rizo de la DNA. Los estiramientos por presión del rizo ayudan en llevar a cabo las regiones locales de la DNA juntas. Muchas teorías se han propuesto para explicar el estiramiento por presión del rizo de la DNA.

Haber de imagen: Rost9/Shutterstock

Estiramiento por presión del rizo por el mantenimiento estructural de la familia de los cromosomas (SMC) de ATpasas

Ganji M y otros, y Fudenberg G y otros, postulado que la familia de SMC de ATpasas, tales como condensin y cohesión, saca DNA en rizos grandes. La energía de la hidrólisis del ATP ayuda a las proteínas de SMC a desplazar a lo largo de las fibras de la cromatina.

Por la proyección de imagen en tiempo real del estiramiento por presión del rizo de la DNA, fue observado que un único complejo del condensin podría sacar muchos pares del kilobase de DNA. El incremento del parada de estos rizos de la cromatina cuando las proteínas de SMC, tales como los anillos del cohesin, encuentran las proteínas de CTCF en la dirección convergente.

Estas proteínas de CTCF están presentes en las bandas topológico de asociar dominios (TADs). TADs es los dominios megabase-largos de la cromatina que forman los bloques estructurales y huecos fundamentales de los cromosomas humanos de la interfase. Para un rizo estable de la cromatina, la terminal de C de la proteína de CTCF debe resolver los anillos de la cohesión.

Estiramiento por presión del rizo por las enzimas de DNA-rizo-extrudado

En esta teoría, las enzimas de DNA-rizo-extrudado probablemente están limitadas a un enrejado de la DNA del largo finito. Cada enzima se asume para tener dos dominios obligatorios que puedan atar y puentear dos sitios de la DNA.

Cuando las proteínas de SMC tales como cohesión (también conocida como máquinas) atan al enrejado de la DNA, se asocia a los sitios adyacentes del enrejado. Alipour E y otros, postulado más lejos que el ATP hidroliza cada dominio obligatorio para moverse a lo largo de la DNA.

El eslabón de la proteína entre cada dominio obligatorio lleva al estiramiento por presión de un rizo de la DNA. Esta asociación de máquinas y de la DNA, conocida como processivity infinito, forma una distribución desordenada de pequeños rizos.

Sin embargo, si ocurre la disociación de la máquina y de la DNA, conocido como processivity finito, rizos altamente estables y grandes de la DNA se forman con muy menos fluctuaciones.

Estiramiento por presión del rizo por supercoiling transcripción-inducido

No hay pruebas establecidas que los anillos del cohesin actúan pues los translocases activos de la DNA para dar lugar a estiramientos por presión del rizo. Sin embargo, el supercoiling transcripción-inducido es un proceso bien documentado en organismos de vida.

Este proceso activa los anillos del cohesin de TAD activamente a lo largo de las fibras de la cromatina, formando las esposas del ` del cohesin'. Estas esposas entonces son liberadas por la enzima del topoisomerase IIB (TOPIIB) de la DNA presente en las bandas de TADs para formar rizos del estiramiento por presión de la DNA.

Estiramiento por presión del rizo por osmosis

Yamamoto T y Schiessel M analizaban la dinámica del anillo del cohesin en un rizo con los cargadores del cohesin en el medio del rizo y los descargadores en los extremos del rizo. Este mecanismo asume que los monómeros del cohesin atan al cargador más con frecuencia que los dimeros del cohesin.

Los dimeros del cohesin facilitaron el estiramiento por presión del rizo de la DNA debido a la presión osmótica ejercida por los monómeros del cohesin. Sin embargo, esta teoría es verdad solamente si se cumplen las consideraciones siguientes:

  1. Cargamento raro de los dimeros del cohesin sobre la fibra de la cromatina.
  2. Los monómeros de Cohesin no forman los dimeros en la fibra de la cromatina.

Estiramiento por presión del rizo impulsado por el movimiento térmico (estiramiento por presión difusivo)

Aunque la versión reciente de la alto-producción de los datos de la captura de la conformación del cromosoma (HiC) haya sugerido que los adornos de CTCF y los anillos obligatorios del cohesin llevan para colocar el estiramiento por presión, una proteína conveniente del motor que genera estos rizos debe todavía ser encontrada.

Brackley y otros, HiC usado para realizar experimentos de simulación para verter más luz conectado si el estiramiento por presión difusivo podría generar rizos de la DNA. Su simulación simple 1D demostró un efecto de trinquete.

En esta simulación, diversas esposas del cohesin fueron cargadas y cargadas por teletratamiento continuamente de una fibra de la cromatina. Fue observado que si las esposas eran al azar situaciones cargadas, varios rizos eran de lado a lado competición formada para el espacio.

Sin embargo, si las esposas fueron cargadas en una única situación, llevó a un efecto de trinquete. Este efecto de trinquete evitó que la primera esposas difundiera detrás hacia el sitio del cargamento, así creando una presión osmótica que llevaba al estiramiento por presión difusivo del rizo.

El estiramiento por presión del rizo es un paso importante en asegurarse de que la información genética está distribuida uniformemente durante la división celular. La comprensión de los mecanismos implicados en el estiramiento por presión del rizo de la DNA es un paso crucial en el trazado de los orígenes moleculares de muchas enfermedades genéticas y crónicas.

Fuentes:

[Lectura adicional: DNA]

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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