OriC - участок инициации репликации у бактерий или ключевой участок ДНК, обеспечивающий начало процесса репликации ДНК, необходимый для удвоения генетического материала перед делением клетки, что позволяет каждой дочерней клетке получить полную копию материнского генома. OriC является специфическим участком ДНК и содержит некоторые последовательности, распознаваемые белками, участвующими в репликации.

Сила сигнала OriC определяется эффективностью связывания DnaA и стабильностью раскручивания ДНК. Поэтому недостаток АТФ или DnaA в клетке может деструктивно влиять на репликацию ДНК.

DnaA-боксы - Короткие последовательности ДНК (обычно 9 пар оснований), которые специфически связываются с белком DnaA. Например, у Escherichia coli консенсусная последовательность DnaA-бокса — 5’-TTATCCACA-3’ или немного от нее отличающиеся.

АТ-богатый регион - Участок, облегчающий раскручивание ДНК благодаря более слабым водородным связям между аденином и тимином. У E.coli АТ-богатый регион содержит три таких 13-мерных повтора.

Сайты связывания дополнительных белков - Например, белок IHF может связываться с OriC, помогая изгибать ДНК и облегчать доступ DnaA к ДНК.

Сначала белок DnaA, связанный с АТФ, присоединяется к DnaA-боксам, образуя комплекс. АТ-богатый регион раскручивается под действием DnaA, образуя открытую двуцепочечную структуру. Далее белок DnaС доставляет к OriC белок DnaВ, что позволяет дальше раскручивать ДНК. К раскрученной ДНК присоединяются ДНК-полимеразы и другие белки, формируя реплисому, которая начинает синтез новых цепей ДНК. Этот процесс находится под контролем других белков, чтобы репликация начиналась только в подходящий момент клеточного цикла и только единожды. Например, уровень активного DnaA-АТФ контролируется белком Hda и специальной системой RIDA [1].

На наш взгляд, инструмент для поиска участков ориджинов репликации с самым красивым и удобным интерфейсом - Ori-Finder. Он анализирует подаваемые программе пользователем последовательности ДНК (вручную или в фаста-формате) для выявления OriC-участков на основе DnaA-боксов и других мотивов. Также можно выбрать параметры анализа. Сервис ищет консервативные мотивы, состав оснований (GC-skew) и другие признаки, характерные для OriC, в результате показывает предполагаемые OriC-участки с визуализацией. Также можно воспользоваться сервисами DoriC (практически то же самое, что и первый сервис - БД, содержащая аннотированные OriC для множества разных бактериальных геномов - поиск по названию бактерии и некоторым параметрам) или BioPython (Библиотека для создания матрицы весов позиций (PWM) для поиска DnaA-боксов. Например, консенсусная последовательность DnaA-бокса у E. coli может быть использована для поиска аналогичных мотивов в других геномах). Мы воспользовались сервисом DoriC и решили посмотреть ориджин репликации у бактерии Enterococcus lactis. Мы рассматривали полный геном (идентификатор полной сборки RefSeq - GCF_015767715.1).

выдачу целиком можно увидеть здесь

Сервис предсказал один OriC (хотя в результате работы Ori-Finder у другой сборки генома этой же бактерии нашлось 2, но мы рассматриваем непосмредственно DoriC и непосредственно вышеупомянутую сборку). Длина полученного ориджина составляет 522 нуклеотида. Также можно увидеть его координаты (2720195..2720716 nt), а также координаты генов, белковые продукты котоорых взаимодействуют с ориджином. Например, ген DnaA действительно расположен вблизи OriC (относительно всего генома). Помимо этого, ресурс также предоставляет последовательность аннотированного OriC с отмеченными функциональными участками.

Беккер Диана (bekkerd1203)

Скрипачев Глеб (gskripachev)

1. Leonard, A. C., & Grimwade, J. E. (2015). The orisome: structure and function. Front Microbiol. 2015 Jun 2;6:545. doi: 10.3389/fmicb.2015.00545

2. Moriya, S., et al. (1992). Structure and function of the region of the replication origin of the Bacillus subtilis chromosome. Nucleic Acids Research, 1985 Apr 11;13(7):2267-79. doi: 10.1093/nar/13.7.2267

3. Donczew, R., et al. (2015). The atypical response regulator HP1021 controls formation of the Helicobacter pylori replication initiation complex. Mol Microbiol, 2015 Jan;95(2):297-312. doi: 10.1111/mmi.12866