生物体的基因组需要以有效且无错误的方式进行复制,才能促进其生长和生存。复制叉是一个 Y 形活性区域,两条 DNA 链在这里分离并连续复制。DNA 解压缩和互补链合成的偶联是复制叉的一个特征。具有小环状 DNA 的生物体,例如大肠杆菌,通常具有单一的复制起点;因此,它们只有两个复制叉,每个方向一个,远离初始开口的位置。在具有大基因组的生物体中,DNA 的复制不是从单个起点完成的,而是在许多不同的局部复制叉中完成的。
复制叉的畅通无阻的进程对于 DNA 完全复制和基因组稳定性是必要的;然而,复制叉经常被内部或外部因素阻碍,这些因素会减慢或停止其进程,从而导致复制应激。复制应激会导致基因组不稳定,这是癌症等疾病的标志。基因组不稳定性的特点是基因组改变和有害突变频率增加。复制叉的移动可能会因多种原因而停止。例如,药物羟基脲耗尽了可用于掺入子链的核苷酸库,从而阻碍了复制叉。其他可能阻碍复制叉进展的问题包括 DNA 损伤、复制叉和转录复合物之间的碰撞以及 DNA 复制所涉及的酶缺陷。
该细胞具有多种修复机制来重新启动停滞的复制叉。S 期检查点不允许细胞在 DNA 修复完成之前开始有丝分裂。此外,分叉重引发可以通过绕过 DNA 损伤或阻断来重新启动 DNA 合成。尽管有这些强大的机制,但有时停滞的分叉无法重新启动,这会导致分叉崩溃,从而停止 DNA 复制。
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