θ质粒复制

2021年8月24日Gaurab Karki微生物遗传学0




θ质粒复制
θ质粒复制

θ质粒复制

复制质粒起源的一般结构

  • 复制从复制的起点开始(让奥）.
  • 它指的是序列中被复制起始因子靶向的部分。
  • 复制的起源或让奥请参阅独联体-ori和replicon表示基本或最小复制子。
  • Rep蛋白在复制过程中帮助启动。
  • 但是有些质粒依赖于宿主的起始因子进行复制。
  • 代表识别位点通常由直接重复或重复子．
  • 其特定的序列和间距对于识别引发剂很重要。
  • 存在两个Rep蛋白：
  • π的R6K
  • RepA ColE2的

复制起始:双工熔化和复制体组装

  • 双相熔化依赖于转录。
  • 它可以由编码的质粒介导反式代理(代表)的蛋白质。
  • 当Rep蛋白结合ori区，核蛋白复合体就形成了。
  • 在富A+富t段，DNA双链被打开。
  • 两条DNA链的打开很重要。
  • 在theta型质粒中，复体的组装可以是:
    • DnaA-dependent
    • PriA-dependent
  • 依赖dna的组装非常类似于在oriC．它是染色体复制开始的部位
  • 依赖pria的程序集在复制分叉停止后重新启动复制。它依赖于d -环的形成和同源重组提供的额外DNA链。
  • 在theta型质粒中，Rep蛋白解开两条链。
  • 在DnaB加载的地方形成复制叉。DnaA帮助这种加载。
  • 有些质粒依赖转录进行双链融化，即两条链的解开。
  • 文本本身可以在其中进行处理，并成为扩展的基础。
  • 当引物连续延伸时，它会导致前导链的合成。
  • 它有助于形成位移环或d -环
  • 新生的ssDNA链将DNA双链中的两条链分离，并与其中一条杂交。
  • PriA (primosome assembly的启动子)可以被招募到D-loop的分叉结构中。
  • 或者，PriA可以被招募到发夹结构。当双链DNA打开时，它就形成了。
  • PriA有助于解开滞后链臂。
  • 它还有助于组装另外两个蛋白质(PriB和DnaT)，将DnaB加载到滞后链模板上。
  • 在这种情况下，DnaB的装载与DnaA无关。
  • 加载DnaB后，依赖于DnaB和独立于DnaB的复制模式都收敛了。
  • 参与其中的其他蛋白质和酶有:
    • 单链结合蛋白
    • DnaB(解旋酶)
    • DnaC(负载因数)
    • DnaG(引发酶)
    • DNA聚合酶III (Pol III)全酶。
  • SSB蛋白结合单链DNA并帮助其稳定。
  • 然后在复制分叉中，DnaB以DnaC复合物的形式加载。
  • 然后，引物酶DnaG合成RNA引物，用于延迟链合成。
  • 然后装载Pol III全酶。
  • 全酶包含:
    • 核(含催化亚基α和3′→5′外切酶亚基ε)，
    • 一个β2持续的因素
    • DnaX复合atp酶。
  • DnaB解旋酶活性通过与Pol III的相互作用被激发，通过与DnaG的相互作用被调节。
  • 在慢速引物在滞后链上合成的过程中，它促进了前导链合成与滞后链合成的协调。
  • 在革兰氏阴性菌中，存在单复制聚合酶(Pol III)。
  • 在革兰氏阳性菌中，存在两种复制聚合酶:
    • PolC
      • PolC聚合酶有助于前导链的合成。
    • DnaE在传递到后链的PolC之前延伸dna合成的引物。
  • 在theta质粒中，滞后链合成是不连续的，并且与前导链合成协调。
  • 复制酶扩展RNA引物的游离3 ' - oh，该引物可由DnaG引物产生(在革兰氏菌中)。
  • 这是由DnaE和DnaG引物酶的协同作用(在革兰氏+细菌中)完成的。
  • 它也可以通过替代质粒编码的引物来完成。
  • 不连续的滞后链合成包括冈崎破片的重复启动和延伸。
  • DNA聚合酶I (Pol I)通过多种方式促进质粒复制。
  • 在ColE1和ColE1类质粒中，Pol I可以延伸引物启动前导链合成。
  • 然后它打开DNA双链。
  • 这一过程可以暴露出滞后链中的发夹结构，称为长串起始（ssi）网站或primosome组装（不是）网站，和/或生成D-loop。
  • 发夹和分叉结构都招募了PriA。这是复合体起始复合体的第一步。
  • 然后，Pol，我帮助合成不连续的滞后链。
  • 它通过5 '→3 '外切酶活性去除RNA引物，并通过聚合酶活性填补剩余的空白。
  • Pol I可以在功能上取代Pol III杆菌．
  • 圆形质粒的复制有三种模式。它们是:
    • θ
    • 链置换
    • 滚动循环。

θ质粒复制:

  • 复制模式类似于染色体复制。
  • 有前导链和滞后链的合成。
  • 后随链是不连续的。
  • 这种复制模式不需要DNA断裂。
  • 在复制的早期阶段会形成气泡。
  • 它类似于希腊字母θ。
  • Theta复制有4种类型:
    • θ甲级
    • θB类
    • θC类
    • θD类

A类Theta复制

  • A类theta质粒包括:
    • R1
    • RK2法
    • R6K
    • pSC101
    • pPS10
    • F
    • P
  • 复制开始时，所有这些质粒都依赖于Rep蛋白:
    • R1、pSC101、pPS10和P1的RepA
    • 为RK1 Trf1
    • π为R6K
  • Rep蛋白在复制的质粒原点结合interons(直接重复)。
  • 在质粒P1中，RepA单体通过连续两次螺旋旋转与每个迭代子接触。
  • 它导致了包裹RepA的DNA的同相弯曲。
  • 在R6K质粒中，同源迭代子的π结合使DNA弯曲，产生包裹的核蛋白结构。
  • A类theta质粒复制源中存在多个迭代子的两个例外是:

(a)质粒R1，具有两个部分回文序列而不是迭代序列。R1回文序列被RepA识别。

(b) R6K质粒，有三个复制源:

  • γ(带有7个迭代子)
  • 第二个原点(α)的特征是一个迭代子
  • 第三个原点(β)只有半个迭代。
  • γ让奥是一个建立的起源。当π蛋白水平较低时，它允许复制立即启动，随后动员。
  • α和β让奥S可能是垂直传播继承质粒的细胞中的维持源。
  • γ - ori作为一种增强子，通过π的转移促进α和β的长时间激活。
  • α和β让奥S仍然依赖于存在的多个迭代让奥γ。
  • Rep结合ori区，双链DNA熔化发生。
  • 经常涉及到Rep-DnaA相互作用。
  • 在质粒pSC101中，RepA有助于稳定DnaA与远处的结合dnaA它会导致链的融化。
  • 质粒P1的让奥有两套串联吗dnaA两边都是盒子。
  • DNA结合使DNA循环起来，从而使DNA优先加载到其中一条链上。
  • RK2的TrfA介导开放复合体的形成和DnaB解旋酶的装载dnaA
  • 仍然需要DnaA蛋白的存在。

B类Theta复制:

  • B类theta质粒包括ColE1和ColE1样质粒。
  • B类质粒依赖宿主因子进行双链熔融和引物合成。
  • DNA双链是由一个长(约600 bp)的称为RNA II的前引物的转录打开的。
  • 它是从一个组成启动子P2转录而来的。
  • 前引物RNA的3 '端与的后链DNA模板的5 '端形成稳定的杂交让奥．
  • 这种稳定的RNA-DNA杂交(R-loop的形成)。
  • 转录本和后链DNA模板之间的G-C配对促进了这一过程。
  • 它在富含G和c的伸展段之间形成发夹状结构。
  • 然后RNA预引物被RNA酶H处理，产生一个游离的3 ' -OH端
  • 它识别了RNAII中的AAAAA主题。
  • 该RNA引物被Pol I扩展后开始前导链合成。
  • RNA引物延伸的点(称为RNA/DNA开关)被认为是复制的起点。
  • 新生的前导链分离DNA双链的两条链，并可以与前导链模板杂交，形成d环。
  • PriA被招募到D-loop的分叉结构中。
  • 另外，当双工打开时，PriA可以被招募到在滞后链模板上形成的发夹结构。
  • 像菌株不支持ColE1质粒复制。
  • 的亚纯突变像priB导致ColE1质粒拷贝数减少。
  • 当Pol III全酶装载时，聚合酶继续前导链合成。
  • 然后开始延迟链合成。
  • 滞后链向RNA II序列的Pol III复制在DNA/RNA开关上游17 bp处被阻止，该位点被称为terH．
  • 这是单向复制。
  • Pol III的滞后链复制似乎在上游几百个核苷酸处结束terH位置，留下一个空白，由Pol I填补。

R-loop形成:

  • r -环的形成在复制起始过程中是必不可少的。
  • RNAse H和/或Pol I的缺陷并不阻止启动。
  • 在没有RNAse H的情况下，未处理的转录本仍然可以以一定的频率被扩展。
  • 在Pol I缺失的情况下，Pol III复合体仍然可以装载在由转录本和滞后链模板组成的r环上。
  • R-loop的形成是在转录过程中前进的RNA聚合酶的尾部局部超盘绕的结果，是高度有害的。
  • 这是因为R-loops阻碍了翻译过程中的转录和延伸步骤。
  • 所以，非计划的r循环的形成被细胞抑制了。

Theta复制的混合类(C类和D类):

  • 专门的启动机制存在于这两个类中，它们与A类和B类复制的元素相结合。
  • Rep蛋白存在于C类和D类质粒中。
  • 它们通过一个游离的3 ' -OH的Pol I延伸开始了前导链的合成。
  • 它们在滞后链合成的3′方向上有终止信号。
  • 这些质粒的复制是单向的。
  • C类和D类已经进化出专门的启动机制。
  • C类包括ColE2和ColE3质粒。
  • 的让奥这两个质粒的S是最小的，只在两个位置不同。
  • 其中一个决定质粒特异性。
  • ColE2和ColE3口的有两个迭代子并显示两个离散的函数子区域。
  • 其中一个专门负责Rep蛋白的稳定结合(区域I)
  • 另一个区域专门负责DNA复制的启动(区域III)。
  • C类质粒中的Rep蛋白具有引物活性。
  • 它合成了一个独特的引物RNA (ppApGpA)，该引物RNA被Pol I在起始区域的固定位点扩展。
  • C类复制是单向的。
  • Rep蛋白可能会与让奥复制开始后，阻断合成滞后链的复体的进程。

类D:

  • 它包括大的，低拷贝的链球菌质粒。
  • 复制发生在广泛的革兰氏阳性细菌中。
  • 例子:
  • 粪肠球菌pAMβ1
  • pIP501从链球菌agalactiae
  • pSM19035从酿脓链球菌
  • 它需要跨ori序列、Pol I扩展和pria依赖的应答体组装进行转录。
  • 该转录本由一个控制rep表达的启动子生成。
  • 复制依赖于通过原点的转录。
  • Rep专门快速地绑定到一个独特的站点。
  • 富at序列发生变性，形成开放络合物。
  • 这种结合使紧邻结合位点下游的富at序列变性，形成开放复合体。
  • RepE在底漆加工中也有积极作用。
  • 随着融化增加RepE结合，RepE可以从靠近RNA/DNA开关的RepE操纵子上切割转录本。
  • D类复体组装依赖于pria。
  • 在下游150nt处可以找到一个应答体组装信号让奥在滞后链模板上。
  • 复制停止是由质粒编码拓扑异构酶Topb诱导的。
  • 第二个复制停止是由于与特定于站点的解析器(Resb)发生碰撞而引起的。
  • 它是一个质粒携带基因，负责质粒分离的稳定性。