D-petlja
U molekulskoj biologiji, petlja pomjeranja ili D-petlja je DNK struktura u kojoj su dva lanca dvolančane molekule DNK razdvojena za rastegnuti i razdvojeni trećim lancem DNK. R-petlja je slična D-petlji, ali u ovom slučaju treći lanac je RNK, a ne DNK. Treći lanac ima baznu sekvencu koja je komplementarna jednom od glavnih lanaca i parova s njim, čime se istiskuje drugi komplementarni glavni lanac u regionu. Unutar tog regiona struktura je stoga oblik trolančane DNK. Dijagram u radu koji uvodi pojam ilustrira D-petlju s oblikom koji liči na veliko "D", gdje je pomjerena niti formirala petlju "D".[1]
D-petlje se javljaju u brojnim određenim situacijama, uključujući popravku DNK, telomera i kao polustabilnu strukturu u mitohondrijskoj kružnoj DNK molekuli.
U mitohondrijama
Istraživači na Caltechu su 1971. otkrili da kružna mitohondrijska DNK iz rastućih ćelijaa uključuje kratak segment od tri lanca koji su nazvali petlja pomjeranja.[1]Otkrili su da je treći lanac repliciran segment teškog lanca (ili H-lanca) molekule, koji je istisnuo, i bio vodikovom vezom vezan za lahki lanac (ili L-lanac). Od tada se pokazalo da je treći lanac početni segment generiran replikacijom teškog lanca koji je zaustavljen ubrzo nakon inicijacije i često se održava u tom stanju neko vrijeme.[2]D-petlja se javlja u glavnom nekodirajućem području molekule mitohondrijske DNK, segmentu koji se naziva kontrolna regija ili region D-petlje.
Replikacija mitohondrijske DNK može se desiti na dva različita načina, oba počevši u regiji D-petlje.[3]Jedan način nastavlja replikaciju teškog lanca kroz značajan dio (npr. dvije trećine) kružne molekule, a zatim počinje replikacija lahkog lanca. Noviji način rada počinje na drugom porijeklu unutar regije D-petlje i koristi replikaciju spojenog lanca uz istovremenu sintezu oba lanca.[3][4]
Određene baze unutar regije D-petlje su konzervirane, ali veliki dijelovi su veoma varijabilni i region se pokazao korisnim za proučavanje evolucijske historije kičmenjaka.[5]Regija sadrži promotore za transkripciju RNK iz dva lanca mitohondrijske DNK neposredno uz strukturu D-petlje koja je povezana sa pokretanje replikacija DNK.[6] Sekvence D-petlje su takođe od interesa za proučavanje karcinoma.[7]
Funkcija D-petlje još nije jasna, ali nedavna istraživanja sugeriraju da ona učestvuje u organizaciji mitohondrijskog nukleoida.[8][9]
U telomerama
Godine 1999. objavljeno je da telomere, koje pokrivaju kraj hromosoma, završavaju strukturom nalik na proizvod koji se naziva T-petlja (telomerna petlja ).[10] Ovo je petlja oba hromosomska lanca koji su spojeni na raniju tačku u dvolančanoj DNK, pomoću kraja 3' lanca koji invaziju na parni lanac i formiraju D-petlju. Zglob je stabilizovan shelterinskim proteinom POT1.[11] T-petlja, koja je završena spajanjem D-petlje, štiti kraj hromosoma od oštećenja.[12]
U popravku DNK
Kada je dvolančana molekula DNK pretrpjela prekid u oba lanca, jedan mehanizam popravke koji je dostupan u diploidnim eukariotskim ćelijama je popravka homologne rekombinacije. Ovo koristi netaknuti hromosom koji je homologan slomljenom kao šablon za dovođenje dva dvolančana dijela u ispravno poravnanje za ponovno spajanje. Rano u ovom procesu, jedan lanac od jednog komada se poklapa sa lancem intaktnog hromosoma i taj lanac se koristi za formiranje D-petlje u toj tački, pomjerajući drugi lancu netaknutog hromosoma. Slijede različiti koraci ligacije i sinteze, kako bi se izvršilo ponovno spajanje.[13]
Kod ljudi, protein RAD51 je centralni za homolognu pretragu i formiranje D-petlje. U bakterije Escherichia coli, sličnu funkciju obavlja protein RecA.[14]
Mejotska rekombinacija
Tokom mejoza, popravak dvostrukih lanaca oštećenja, posebno dvolančanih prekida, događa se procesom rekombinacije prikazanim u pratećem dijagramu. Kao što je prikazano, D-petlja ima centralnu ulogu u mejotskom rekombinacijskom popravljanju takvih oštećenja. Tokom ovog procesa, Rad51 i Dmc1 rekombinaze vezuju 3' jednolančane DNK (ssDNK) repove da formiraju spiralne nukleoproteinske filamente koji traže intaktnu homolognu dvolančanu DNK (dsDNK).[15] Jednom kada se pronađe homologna sekvenca, rekombinaze olakšavaju invaziju kraja ssDNK u homolognu dsDNK, kako bi se formirala D-petlja. Nakon izmjene lanaca, intermedijari homologne rekombinacije se obrađuju na bilo koji od dva različita puta (vidi dijagram), kako bi se formirali konačni rekombinantni hromosomi.
Također pogledajte
- Replikacija D-petlje
- Kontrolna regija mtDNK