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細胞:同方向の複製–転写の衝突が複製の再開始につながる

Nature 470, 7335 doi: 10.1038/nature09758

DNAラギング鎖上で複製装置と転写装置が正面衝突すると、複製フォークが停止してゲノムの不安定性につながることがある。このような正面衝突を避けるために、ほとんどの遺伝子、特に非常に重要で盛んに転写される遺伝子は、転写と複製が同方向になるようにリーディング鎖にコードされている。事実上あらゆる細菌では、高度に発現されるリボソームRNA遺伝子は複製と同じ方向に転写される。細菌では、複製速度が転写の約10〜20倍と速いため、同方向でも衝突が避けられないように見えるが、このような衝突は普通は害がないと考えられている。生化学解析によって、正面衝突は追突よりも有害であり、少なくともin vitroでは、どちらの場合でも補助的な再開始タンパク質を要さずに複製が再開することが示されている。今回我々は、in vivoでは同方向の転写が複製を停止させ、複製を再開させるタンパク質の関与を引き起こす場合があることを明らかにする。急速に増殖中の枯草菌(Bacillus subtilis)細胞では、高度に転写されているrRNA遺伝子は複製と転写の追突の多発危険区域であることがわかった。正面衝突と追突が発生した部位で、複製ヘリカーゼと複製再開タンパク質の結合が転写に依存して増加するのが観察された。これらの結果は、in vivoでは複製と転写に同方向での衝突が発生することを示している。また、in vitroでの知見とは対照的に、in vivoでは正面衝突や追突による有害な影響が起こる可能性を回避するのに複製再開装置が関与している。このような衝突はおそらく多くの生物の染色体のさまざまな場所で起こっており、それが、複製再開にかかわり、レプリソームのためにDNA上の通路確保を助ける重要な補助タンパク質が存在する理由の1つだろう。

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