replikaatiotukokset

Replikaatiotukokset ovat tilanteita, joissa DNA:n replikaatiohaarukka pysähtyy, hidastuu tai kulkee epätasaisesti S-vaiheen aikana. Ne muodostuvat, kun replikaatio kohtaa esteitä, kuten DNA-vaurioita, vaikeasti replikoitavia sekvenssejä, tiukasti pakattua kromatiinia, tai transcription-replikaatio-konflikteja, sekä kun replikointi ja transkriptio toimivat päällekkäin tai vastakkaisissa suunnissa. Tukokset voivat estää replikaation etenemisen ja aiheuttaa replikaatioon liittyvää stressiä, mikä voi johtaa Genome DNA:n rakenteen muutoksiin, jos ne jätetään ratkaisematta.

Syyt ja lähteet ovat moninaiset. DNA-vauriot, kuten yksin- tai kaksijuosteiset katkaisut, basemuutokset ja ristisidokset, sekä toisaalta vaikeasti replikoitavat alueet (esimerkiksi yleiset haavoittuvat paikat, toistuvat alueet ja telomeerit) voivat pysäyttää haarukan. Transkriptio jättää usein R-silmukoita ja voi aiheuttaa konfliktin replikaation kanssa. Lisäksi paikallisesti tiukasti sitoutuneet proteiinit voivat muodostaa pysäytyksiä, ja replikaation aloittaminen harvoilta alueilta tai puutteellinen replikaation ajoitus voi lisätä tukosten syntyä.

Vastausmekanismit ja ratkaisut ovat tärkeitä solujen säilymiselle. Tukokset aktivoivat ATR-CHK1-estoirekisterin, ja replikaatiohaarukka stabiloidaan RPA-ssDNA:n avulla. Forkin palauttaminen tapahtuu muun muassa haarukan muuttumisella taaksepäin (fork reversal) tai uusien synteesiketjujen aloittamisella (repriming), sekä homologisesta korjaamisesta. Forkin uudelleenkäynnistys voi vaatia homologista recombinationia tai translesiopriisokeita mekanismeja. Fanconi anemia -koko perhe ja muut korjausreitit osallistuvat tukosten ratkaisuun.

Tukoksia voidaan havainnoida DNA-fiber-tekniikalla, γH2AX- tai FANCD2-udentumisfoquitoiden sekä replikaation nopeuden mittauksilla. Replikaatiotukokset ovat keskeisiä tutkimuskohteita syövän ja vanhenemisen biologiassa ja ne kuvaavat, miten solut ylläpitävät genomin eheyden replikaation aikana.