MCM2–7解旋酶激活机制及初始DNA解链过程的高分辨率解析

《Nature Communications》：Mechanisms of MCM2–7 helicase activation and initial DNA melting at near base-pair resolution

　　

摘要

在真核生物DNA复制起始过程中，最初聚集在复制起点处的非活性MCM2–7双六聚体必须转化为两种活性CMG解旋酶，但这一转变如何与体内复制起点的DNA解旋过程相联系仍不清楚。在此，我们发现了解旋酶激活过程中形成的一种具有较大基因组覆盖范围的DNA结合中间体。通过对初始链分离情况的全基因组分析，我们发现DNA解旋始于相对的MCM2–7六聚体的N端界面附近。在这些位置，复制起点处的DNA呈现出一种以解旋酶复合物为中心的保守的AT富集/GC富集/AT富集序列结构，这种结构使得DNA的熔解概率升高。我们进一步发现，限制六聚体的分裂会延缓Cdc45装载因子Sld3的释放，这表明解旋酶激活过程中的机械变化与复合物的解体紧密相关。最后，我们通过体内实验证明了，在解旋酶激活过程中，单链DNA会通过Mcm2/5界面处的特殊DNA出口通道排出，而这一过程对于持续的DNA合成并非必需。综上，这些研究结果为复制起点如何被重塑以启动DNA复制提供了机制框架，并揭示了解旋酶激活过程中的关键中间体及DNA变化情况。