Khám Phá Rào Cản Đầu Nhân Sao Chép rDNA Ở Đậu Hà Lan: Các Yếu Tố Cis- và Trans- Có Thể Tồn Tại

Plant Molecular Biology - Tập 40 - Trang 99-110 - 1999
Carlos López-estraño1, Jorge B. Schvartzman2, Dora B. Krimer2, Pablo Hernández2
1Infectious Diseases Section, Department of Internal Medicine, Yale University, New Haven, USA
2Departamento de Biología Celular y del Desarrollo, Centro de Investigaciones Biológicas, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Madrid, Spain

Tóm tắt

Đã có những nghiên cứu trước đây cho thấy rằng trong đậu Hà Lan (Pisum sativum), các đoạn lặp rDNA chứa một rào cản cho đầu nhân sao chép mang tính cực, ngăn cản sự tiến triển của máy móc sao chép di chuyển theo hướng ngược lại với phiên mã. Rào cản này được xác định trong không gian không được phiên mã gần đầu 3′ của gen 25S. Các rào cản rất tương tự cũng được tìm thấy trong rDNA của tế bào nấm men, Xenopus và tế bào nuôi cấy động vật có vú. Sự bảo tồn cao này cho thấy rằng rào cản rDNA đóng vai trò sinh học quan trọng. Tiến trình của đầu nhân sao chép qua chuỗi DNA nơi mà rào cản được xác định trong đậu Hà Lan đã được khảo sát trong các plasmid sao chép trong Escherichia coli và Saccharomyces cerevisiae. Không phát hiện được rào cản trong các hệ thống dị hợp này, cho thấy rằng chuỗi DNA tự nó không đủ để ngăn cản máy móc sao chép. Do đó, có khả năng các yếu tố tác động qua lại cần thiết. Tận dụng sự không đồng nhất tự nhiên trong rDNA của đậu Hà Lan, chúng tôi đã thu được chứng cứ cho thấy rằng một đoạn lặp không hoàn hảo dài 27 bp liên quan đến sự dừng lại của quá trình sao chép. Hơn nữa, có một hoặc nhiều protein hạt nhân đặc hiệu liên kết với đoạn lặp này, cho thấy rằng phức hợp DNA/protein này chịu trách nhiệm cho việc dừng tại cực của các đầu nhân sao chép.

Từ khóa

#rDNA #rào cản đầu nhân sao chép #đậu Hà Lan #yếu tố cis-acting #yếu tố trans-acting #chuỗi không hoàn hảo

Tài liệu tham khảo

Bastia, D. and Mohanty, B.K. 1996. Mechanisms for completing DNA replication. In: M.L. DePamphilis <nt>(Ed.)</nt>, DNA Replication in Eukaryotic Cells, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 177–215. Bierne, H. and Michel, B. 1994. When replication forks stop. Mol. Microbiol. 13: 17–23. Brewer, B.J. and Fangman, W.L. 1987. The localization of replication origins on ARS plasmids in S. cerevisiae. Cell 51: 463–471. Brewer, B.J. and Fangman, W.L. 1988. A replication fork barrier at the 3' end of yeast ribosomal RNA genes. Cell 55: 637–643. Brewer, B.J., Lockshon, D. and Fangman, W.L. 1992. The arrest of replication forks in the rDNA of yeast occurs independently of transcription. Cell 71: 267–276. Chiatante, D., Brusa, P., Levi, M., Sgorbati, S. and Sparvoli, E. 1990. A simple protocol to purify fresh nuclei from milligrams amounts of meristematic pea root tissue for biochemical and flow cytometry applications. Physiol. Plant. 78: 501–506. Chiatante, D., Bryant, J.A. and Fitchett, P. 1991. DNA topoisomerase in nuclei purified from root meristems of Pisum sativum. J. Exp. Bot. 42: 813–820. Dayn, A., Samadashwily, G.M. and Mirkin, S.M. 1992. Intramolecular DNA triplexes: unusual sequence requirements and influence on DNA polymerization. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 11406–11410. Fangman, W.L. and Brewer, B.J. 1991. Activation of replication origins within yeast chromosomes. Annu. Rev. Cell. Biol. 7: 375–402. Gerber, J.-K., Göegel, E., Berger, C., Wallisch, M., Müller, F., Grummt, I. and Grummt, F. 1995. Termination of mammalian rDNA replication: polar arrest of replication fork movement by transcription termination factor TTF-I. Cell 90: 559–567. Hanahan, D. 1986. Techniques for transformation of E. coli. In: D.M. Glober <nt>(Ed.)</nt>, DNA Cloning: A Practical Approach, Vol. I, IRL Press, Oxford, pp. 109–135. Hernández, P., Bjerknes, C.A., Lamm, S.S. and Van 't Hof, J. 1988a: Proximity of an ARS consensus sequence to a replication origin of pea (Pisum sativum). Plant Mol. Biol. 10: 413–422. Hernández, P., Lamm, S.S., Bjerknes, C.A. and Van 't Hof, J. 1988b. Replication termini in the rDNA of synchronized pea root cells (Pisum sativum). EMBO J. 7: 303–308. Hernández, P., Martín-Parras, L., Martínez-Robles, M.L. and Schvartzman, J.B. 1993. Conserved features in the mode of replication of eukaryotic ribosomal RNA genes. EMBO J. 12: 1475–1485. Huberman, J.A., Spotila, L.D., Nawotka, K.A., El-Assouli, S.M. and Davis, L.R. 1987. The in vivo replication origin of the yeast 2 _m plasmid. Cell 51: 473–481. Ingle, I., Timmis, I.N. and Sinclair, J. 1975. The relationship between satellite desoxyribonucleic acid, ribosomal ribonucleic acid, gene redundancy and genome size in plants. Plant Physiol. 55: 496–501. Jorgensen, R.A., Cuellar, R.E., Thompson, W.F. and Kavanagh, T.A. 1987. Structure and variation in ribosomal RNA genes of pea. Plant Mol. Biol. 8: 3–12. Linskens, M.H.K. and Huberman, J.A. 1988. Organization of replication of ribosomal DNA in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Cell. Biol. 8: 4927–4935. Little, R.D., Platt, T.H.K. and Schildkraut, C.L. 1993. Initiation and termination of DNA replication in human rRNA genes. Mol. Cell. Biol. 13: 6600–6613. López-Estraño, C., Schvartzman, J.B., Krimer, D.B. and Hernández, P. 1998. Co-localization of polar replication fork barriers and rRNA transcription terminators in mouse rDNA. J. Mol. Biol. 277: 249–256. Piller, K.J., Baerson, S.R., Polans, N.O. and Kaufman, L.S. 1990. Structural analysis of the short length ribosomal DNA variant from Pisum sativum L. cv. Alaska. Nucl. Acids Res. 18: 3135–3145. Polan, N.O., Weeden, N.F. and Thompson, W.F. 1986. Distribution, inheritance and linkage relationships of ribosomal DNA spacer length variants in pea. Theor. Appl. Genet. 72: 289–295. Rao, B.S. 1994. Pausing of simian virus-40 DNA replication fork movement in vivo by (dG-dA)(n)_(dT-dC)(n) tracts. Gene 140: 233–237. Samadashwily, G.M., Raca, G. and Mirkin, S.M. 1997. Trinucleotide repeats affect DNA replication in vivo. Nature Genet. 17: 298–304. Sanger, F., Nicklen, S. and Coulson, A.R. 1997. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463–5467. Schiestl, R.H. and Cietz, G,R. 1989. High efficiency transformation of intact yeast cells using single stranded nucleic acids as a carrier. Curr. Genet. 16: 339–346 (1989). Sherman, F., Fink, G.R. and Hicks, J.B. 1986. Methods in yeast genetics. Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY. Viguera, E., Hernández, P., Krimer, D.B., Boistov, A.S., Lurz, R., Alonso, J.C. and Schvartzman, J.B. 1996. The ColE1 unidirectional origin acts as a polar replication fork pausing site. J. Biol. Chem. 271: 22414–22421. Weaver, D. and DePamphilis, M. 1984. The role of palindromic and non-palindromic sequences in arresting DNA synthesis in vitro and in vivo. J. Mol. Biol. 180: 961–986 (1984). Wiesendanger, B., Lucchini, R., Koller, T. and Sogo, J.M. 1994. Replication fork barriers in the Xenopus rDNA. Nucl. Acids Res. 22: 5038–5046 (1994).