Complejo de reconocimiento de origen

En biología molecular , el complejo de reconocimiento de origen ( ORC ) es un complejo de unión de ADN de múltiples subunidades (6 subunidades) que se une en todos los eucariotas y arqueas de una manera dependiente de ATP a los orígenes de replicación . Las subunidades de este complejo están codificadas por los genes ORC1 , ORC2 , ORC3 , ORC4 , ORC5 y ORC6 . [1] [2] [3] ORC es un componente central para la replicación del ADN eucariota y permanece unido acromatina en los orígenes de replicación a lo largo del ciclo celular . [4]

Subunidad compleja de reconocimiento de origen 2
Identificadores
SímboloORC2
PfamPF04084
InterProIPR007220
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumresumen de estructura
Complejo de reconocimiento de origen (ORC) subunidad 3 N-terminal
Identificadores
SímboloORC3_N
PfamPF07034
InterProIPR010748
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumresumen de estructura
Subunidad compleja de reconocimiento de origen 6 (ORC6)
Identificadores
SímboloORC6
PfamPF05460
InterProIPR008721
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumresumen de estructura

ORC dirige la replicación del ADN en todo el genoma y es necesario para su iniciación. [5] [6] [7] ORC unido en los orígenes de replicación sirve como base para el ensamblaje del complejo de pre-replicación (pre-RC), que incluye Cdc6 , Tah11 (también conocido como Cdt1 ) y el complejo Mcm2 - Mcm7 . [8] [9] [10] Pre-RC conjunto durante G1 se requiere para la replicación de licencias de cromosomas antes de la síntesis de ADN durante la fase S . [11] [12] [13] ciclo celular regulado fosforilación de Orc2, Orc6, Cdc6 y MCM por la ciclina dependiente de la proteína quinasa Cdc28 regula la iniciación de la replicación del ADN, incluyendo el bloqueo de reiniciación en G2 / M fase . [4] [14] [15] [16]

El ORC está presente durante todo el ciclo celular unido a los orígenes de replicación, pero solo está activo en la mitosis tardía y en G1 temprano .

En la levadura, ORC también juega un papel en el establecimiento del silenciamiento en los loci de tipo apareamiento Hidden MAT Left (HML) y Hidden MAT Right (HMR). [5] [6] [7] ORC participa en el ensamblaje de cromatina transcripcionalmente silenciosa en HML y HMR mediante el reclutamiento de la proteína silenciadora Sir1 para los silenciadores HML y HMR. [7] [17] [18]

Tanto Orc1 como Orc5 se unen a ATP, aunque solo Orc1 tiene actividad ATPasa . [19] La unión de ATP por Orc1 es necesaria para la unión de ORC al ADN y es esencial para la viabilidad celular. [10] La actividad ATPasa de Orc1 está involucrada en la formación del pre-RC. [20] [21] [22] La unión de ATP por Orc5 es crucial para la estabilidad de ORC en su conjunto. Solo se requieren las subunidades Orc1-5 para el enlace de origen; Orc6 es esencial para el mantenimiento de los pre-RC una vez formados. [23] Las interacciones dentro de ORC sugieren que Orc2-3-6 puede formar un complejo central. [4]

"> Reproducir medios
Este proceso fue iniciado por la carga de Mcm2-7 en la cromátida por el ORC y proteínas asociadas.

Las siguientes proteínas están presentes en el ORC:

Subunidades de proteínas ORC, ortología y nomenclatura por especies [24]
S. cerevisiae S. pombe D. melanogaster Vertebrados
ORC 1-6 ORC 1-6 ORC 1-6 ORC 1-6
Cdc6 Cdc18 Cdc6 Cdc6
Cdt1 / Tah11 / Sid2 Cdt1 DUP Cdt1 / RLF-B
Mcm2 Mcm2 / Cdc19 / Nda1 Mcm2 Mcm2
Mcm3 Mcm3 Mcm3 Mcm3
Cdc54 / Mcm4 Cdc21 DPA Mcm4
Cdc46 / Mcm5 Mcm5 / Nda4 Mcm5 Mcm5
Mcm6 Mcm6 / Mis5 Mcm6 Mcm6
Cdc47 / Mcm7 Mcm7 Mcm7 mcm7

Archaea presenta una versión simplificada del ORC, Mcm y, como consecuencia, el pre-RC combinado. En lugar de utilizar seis proteínas mcm diferentes para formar un heterohexámero pseudo-simétrico, las seis subunidades del MCM de la arquea son iguales. Por lo general, tienen múltiples proteínas que son homólogas tanto a Cdc6 como a Orc1, algunas de las cuales realizan la función de ambos. A diferencia de los orcos eucariotas, no siempre forman un complejo. De hecho, tienen estructuras complejas divergentes cuando se forman. Sulfolobus islandicus también usa un homólogo de Cdt1 para reconocer uno de sus orígenes de replicación. [25]

Levadura en ciernes

Las secuencias de replicación autónoma (ARS), que se descubrieron por primera vez en la levadura en ciernes , son parte integral del éxito de la ORC. Estas secuencias de 100-200 pb facilitan la actividad de replicación durante la fase S. Los ARS se pueden colocar en cualquier ubicación nueva de los cromosomas de la levadura en ciernes y facilitarán la replicación desde esos sitios. Se cree que una secuencia altamente conservada de 11 pb (conocida como el elemento A ) es esencial para la función de origen en la levadura en gemación. [24] El ORC se identificó originalmente por su capacidad para unirse al elemento A del ARS en la levadura en gemación.

Animales

Las células animales contienen una versión mucho más críptica de un ARS, sin secuencias conservadas encontradas hasta el momento. Sin embargo, en las células animales, los orígenes de replicación se agrupan en paquetes llamados grupos de replicones . Los replicones de cada grupo son similares en longitud, pero los grupos individuales tienen replicones de longitud variable. Todos estos replicones tienen residuos básicos similares a los que se une el ORC, que en muchos sentidos imitan el elemento A conservado de 11 pb. Todos estos grupos son activados simultáneamente durante la fase S . [24]

El ORC es esencial para la carga de complejos MCM ( Pre-RC ) en el ADN. Este proceso depende de ORC, Cdc6 y Cdt1 , lo que implica varios eventos de reclutamiento controlados por ATP . Primero, el ORC y el Cdc6 forman un complejo en el ADN de origen (marcado por regiones de tipo ARS). Los nuevos complejos ORC / Cdc6 luego reclutan moléculas Cdt1 / Mcm2-7 al sitio. Una vez que se forma este complejo masivo ORC / Cdc6 / Cdt1 / Mcm2-7 (OCCM), las moléculas ORC / Cdc6 / Cdt1 trabajan juntas para cargar Mcm2-7 en el ADN mismo por hidrólisis de ATP por Cdc6. La actividad fosforilativa de Cdc6 depende tanto del ORC como del ADN de origen . Esto conduce a que Cdt1 tenga una estabilidad disminuida en el ADN y se desprenda del complejo que conduce a la carga de Mcm2-7 en el ADN. [26] [24] [27] [28] Se ha resuelto la estructura del ORC, MCM, así como el complejo intermedio OCCM. [29]

Aunque el ORC está compuesto por seis subunidades discretas, se ha encontrado que solo una de ellas es significativa: ORC1. Los estudios in vivo han demostrado que Lys -263 y Arg -367 son los residuos básicos responsables de una carga de ORC fiel. Estas moléculas representan el ARS mencionado anteriormente. [30] ORC1 interactúa con ATP y estos residuos básicos para unir el ORC al ADN de origen . Se ha establecido que esto ocurre mucho antes de la replicación, y que el propio ORC ya está unido al ADN de origen en el momento en que ocurre cualquier carga de Mcm2-7 . [28] Cuando Mcm2-7 se carga por primera vez, rodea completamente el ADN y se inhibe la actividad de la helicasa . En la fase S , el complejo Mcm2-7 interactúa con los cofactores de helicasa Cdc45 y GINS para aislar una sola hebra de ADN, desenrollar el origen y comenzar la replicación en el cromosoma . Para tener una replicación bidireccional, este proceso ocurre dos veces en un origen. Ambos eventos de carga están mediados por un ORC a través de un proceso idéntico al primero. [31]

  • Quinasas dependientes de ciclina (CDK)
  • Ciclinas
  • Helicasa de ADN
  • Adn
  • Complejo de prerreplicación

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