DNA Replication Control in Microbial Cell Factories

این کار دانش فعلی مکانیسم‌های بیوشیمیایی تنظیم‌کننده شروع تکثیر DNA در اشریشیا کلی را توصیف می‌کند، که بر کنترل فعالیت پروتئین DNA تمرکز دارد. نمونه هایی از پیوندهای مستقیم بین همانندسازی DNA و سایر فرآیندهای سلولی ارائه شده است. علاوه بر این، شباهت‌های مکانیسم‌های تنظیم تکثیر DNA در سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی شناسایی شده‌اند و مفاهیمی برای درک فرآیندهای پیچیده‌تر مانند سرطان‌زایی پیشنهاد شده‌اند.

مطالعات سال‌های اخیر شواهدی را ارائه کرده‌اند که تنظیم تکثیر DNA در باکتری‌ها را نشان می‌دهد. پیچیده تر از آنچه قبلاً پیش بینی می شد است. به نظر می رسد چندین لایه کنترل هماهنگی این فرآیند را با افزایش جرم سلولی و چرخه تقسیم تضمین می کند. فرآیندهای متابولیک و ترکیب غشاء ممکن است به عنوان نقاطی عمل کنند که در آن ادغام همانندسازی ژنوم با شرایط رشد رخ می دهد. همچنین احتمالاً جفت شدن سنتز DNA با متابولیسم سلولی ممکن است شامل برهمکنش پروتئین‌های همانندسازی با سایر مجتمع‌های ماکرومولکولی باشد که مسئول فرآیندهای سلولی مختلف هستند. بنابراین، مجموعه دقیق عوامل شرکت کننده در شروع تکثیر ممکن است بسته به شرایط رشد متفاوت باشد. بنابراین، درک تنظیم تکثیر DNA مستلزم قرار دادن این فرآیند در زمینه دانش فعلی در مورد متابولیسم باکتری ها و همچنین ساختار سلولی و کروموزومی است. علاوه بر این، هم در سلول‌های اشریشیا کلی و هم در سلول‌های یوکاریوتی، پروتئین‌های آغازگر همانندسازی نقش‌های دیگری را علاوه بر هدایت مجموعه کمپلکس‌های تکثیر ایفا می‌کنند، که لایه دیگری را تشکیل می‌دهد، اما به اندازه کافی شناخته نشده است، همانندسازی DNA هماهنگ‌کننده. با چرخه سلولی.

This work describes the current knowledge of biochemical mechanisms regulating initiation of DNA replication in Escherichia coli, which focuses on the control of activity of the DnaA protein. Examples of direct linkages between DNA replication and other cellular processes are provided. In addition, similarities of the mechanisms of regulation of DNA replication operating in prokaryotic and eukaryotic cells are identified, and implications for understanding more complex processes, like carcinogenesis are suggested.

Studies of recent years provided evidence that regulation of DNA replication in bacteria is more complex than previously anticipated. Multiple layers of control seem to ensure coordination of this process with the increase of cellular mass and the division cycle. Metabolic processes and membrane composition may serve as points where integration of genome replication with growth conditions occurs. It is also likely that coupling of DNA synthesis with cellular metabolism may involve interactions of replication proteins with other macromolecular complexes, responsible for various cellular processes. Thus, the exact set of factors participating in triggering the replication initiation may differ depending on growth conditions. Therefore, understanding the regulation of DNA duplication requires placing this process in the context of the current knowledge on bacterial metabolism, as well as cellular and chromosomal structure. Moreover, in both Escherichia coli and eukaryotic cells, replication initiator proteins were shown to play other roles in addition to driving the assembly of replication complexes, which constitutes another, yet not sufficiently understood, layer of coordinating DNA replication with the cell cycle.