染色体DNAの複製開始をレスキューするメカニズム~多様な障害を乗り越えてDNA複製や細胞増殖を行わせる頑強性の基盤~

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2025-06-23 九州大学

九州大学の研究チームは、大腸菌における染色体DNA複製開始の過程で、通常の複合体形成が阻害された場合に機能するレスキュー機構を解明しました。具体的には、複製開始因子DnaAとDnaBヘリカーゼの相互作用が阻害された場合、PriCタンパク質がDnaBを一本鎖DNAに装着し、複製を開始させることが明らかになりました。また、AT配列の熱的な一本鎖化によるDnaB装着促進機構も確認され、細菌の複製開始における頑強性の分子基盤が示されました。この成果は、DNA複製制御薬の開発にも寄与することが期待されます。

染色体DNAの複製開始をレスキューするメカニズム~多様な障害を乗り越えてDNA複製や細胞増殖を行わせる頑強性の基盤~
図1 複製起点oriCにおける複製開始機構(正常)と阻害時のレスキュー機構

<関連情報>

プリモソームタンパク質PriCは、DnaA-DnaB相互作用のステップを迂回することで、oriCにおけるDnaBヘリカーゼのローディングのために複製開始ストレスを救う Primosomal protein PriC rescues replication initiation stress by bypassing the DnaA-DnaB interaction step for DnaB helicase loading at oriC

Ryusei Yoshida,Kazuma Korogi,Qinfei Wu,Shogo Ozaki,Tsutomu Katayama
eLife  Published:May 29, 2025
DOI:https://doi.org/10.7554/eLife.103340.2

Abstract

In Escherichia coli, replisome and replication fork assembly is initiated by DnaB helicase loading at the chromosomal origin oriC via its interactions with the DnaA initiator and the DnaC helicase loader. Upon replication fork arrest, the replisome including DnaB dissociates from the stalled fork. Replication fork progression is rescued by primosomal protein PriA- or PriC-dependent pathway in which PriA and PriC promote reloading of DnaB in different mechanisms. However, the mechanism responsible for rescue of blocked replication initiation at oriC remains unclear. Here, we found that PriC rescued blocked replication initiation in cells expressing an initiation-specific DnaC mutant, in mutant cells defective in DnaA-DnaB interactions, and in cells containing truncated oriC sequence variants. PriC rescued DnaB loading at oriC even in the absence of Rep helicase, a stimulator of the PriC-dependent replication fork restart pathway. These and results of in vitro reconstituted assays concordantly suggest that this initiation-specific rescue mechanism provides a bypass of the DnaA-DnaB interaction for DnaB loading by PriC-promoted loading of DnaB to the unwound oriC region. These findings expand understanding of mechanisms sustaining the robustness of replication initiation and specific roles for PriC in the genome maintenance.

細胞遺伝子工学
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