CMG-Komplex
Synonym: Cdc45-MCM-GINS-Komplex
Englisch: Cdc45–Mcm–GINS helicase complex, CMG helicase
Definition
Der CMG-Komplex ist die aktive replikative Helikase in Eukaryoten. Er ist verantwortlich für die Trennung der DNA-Stränge und Bildung einer Replikationsgabel während der DNA-Replikation.
Zusammensetzung
Der CMG-Komplex besteht aus drei essentiellen Proteinen:
- Cdc45: Ein Cofaktor, der die Bindung an die DNA sicherstellt.
- MCM-Komplex: Ein hexamerer Proteinkomplex, der die Helikasen-Aktivität besitzt.
- GINS: Ein ringförmiges heterotetramer, das mit zahlreichen anderen Proteinen der Replikation interagiert.
Jeder dieser Faktoren ist essentiell für die Funktion des CMG-Komplexes, obwohl Cdc45 und GINS selbst keine enzymatische Aktivität besitzen.
Hintergrund
Zu Beginn der Replikation liegt MCM bereits als Teil des präreplikativen Komplexes an den Replikationsursprung gebunden vor. Dies wird auch Lizensierung des Ursprungs bezeichnet (Englisch: "origin licensing"), da die Replikation nur starten kann, wenn sich dieser Komplex fehlerfrei gebildet hat. Sie findet in der G1-Phase des Zellzyklus statt. In diesem Zustand zeigt MCM jedoch keine biochemische Aktivität.[1]
Funktion
Die Bildung des CMG-Komplexes durch Bindung von Cdc45 und GINS zu Beginn der S-Phase überführt die Helikase MCM in einen aktiven Zustand. Dies geschieht durch Konformationsänderungen und die Trennung der MCM-Dimere, die mit den N-terminalen Rückseiten aneinander gebunden waren.[2]
Die C-terminale Vorderseite besitzt die ATPase-Motordomäne, durch welche die 3'-5' Translokation am Leitstrang (Englisch: "leading strand") ermöglicht wird.[3] Die Trennung der Stränge erfolgt im N-terminalen Bereich. Dies führt zur Bildung einer Replikationsgabel. Cdc45 und GINS stellen während der Replikation die Assoziation mit der DNA sicher, indem sie den Spalt zwischen den Untereinheiten MCM5 und MCM2 abdecken.[4]
Die mechanische Trennung der Stränge ist im Artikel MCM-Komplex im Detail beschrieben.
Quellen
- ↑ Makarova, K. S., Koonin, E. V. & Kelman, Z. The CMG (CDC45/RecJ, MCM, GINS) complex is a conserved component of the DNA replication system in all archaea and eukaryotes. Biol Direct 7, 7, doi:10.1186/1745-6150-7-7 (2012).
- ↑ Onesti, S. & MacNeill, S. A. Structure and evolutionary origins of the CMG complex. Chromosoma 122, 47-53, doi:10.1007/s00412-013-0397-x (2013).
- ↑ Georgescu, R. et al. Structure of eukaryotic CMG helicase at a replication fork and implications to replisome architecture and origin initiation. Proc Natl Acad Sci U S A 114, E697-E706, doi:10.1073/pnas.1620500114 (2017).
- ↑ Riera, A. et al. From structure to mechanism-understanding initiation of DNA replication. Genes Dev 31, 1073-1088, doi:10.1101/gad.298232.117 (2017).