34.6 : S-Cdk Initiates DNA Replication

真核生物では、DNA複製は細胞周期のS期に行われます。制御タンパク質のネットワークからなる細胞周期制御システムは、細胞周期の進行を支配しています。

S期サイクリン依存性キナーゼ(S-Cdks)は、S期の細胞周期制御に関与する酵素複合体です。この制御システムにより、ゲノム内のすべてのヌクレオチドが複製中に一度だけコピーされます。

DNAの複製は、染色体の複数の場所に存在して、複製の起点から始まります。複製が始まる前に、起源認識複合体と呼ばれる多タンパク質複合体がDNAに結合し、他のタンパク質のドッキングサイトとして機能します。

細胞周期の初期G1期では、制御タンパク質Cdc6およびCdt1がORCに結合し、MCMタンパク質と呼ばれる一連のタンパク質が隣接するDNA上の不活性環複合体に集合するのを助け、それによってpre-replicative complexesまたはpre-RCと呼ばれる大きな多タンパク質複合体を形成します。MCMは複製のためのDNAヘリカーゼとして機能します。

S期の開始時に、S-Cdksは活性化され、特定の開始タンパク質をリン酸化することにより、起源の発火またはDNA複製の開始を引き起こします。リン酸化開始剤タンパク質は、ヘリカーゼ活性化因子複合体の動員を促進します。これらの複合体は、DNAヘリカーゼを活性化し、DNAポリメラーゼを動員して複製を引き起こします。

S-Cdks はレプリケーションを開始するだけでなく、同じオリジンでの再レプリケーションの発生も防止します。

S-Cdksは、Cdc6およびCdt1タンパク質をリン酸化し、ORCからの放出を促進し、分解とプレRCの分解につながります。

DNA複製後、ヘリカーゼがDNA鎖から離脱すると、S-Cdksはヘリカーゼをリン酸化し、核からのヘリカーゼの輸送を引き起こします。

このS-Cdksが関与する細胞周期制御機構は、複製の再開を防ぎ、それによってDNA複製が細胞周期ごとに1回だけ起こることを保証します。