complejo de reconocimiento de origen

En biología molecular , el complejo de reconocimiento del origen ( ORC ) es un complejo de unión al ADN de múltiples subunidades (6 subunidades) que se une en todos los eucariotas y arqueas de manera dependiente de ATP a los orígenes de replicación . Las subunidades de este complejo están codificadas por los genes ORC1 , ORC2 , ORC3 , ORC4 , ORC5 y ORC6 . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} El ORC es un componente central para la replicación del ADN eucariota y permanece unido a la cromatina en los orígenes de replicación durante todo el ciclo celular . ^{[ 4 ]}

ORC dirige la replicación del ADN en todo el genoma y es necesario para su iniciación. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} ORC y Noc3p unidos a los orígenes de replicación sirven como base para el ensamblaje del complejo de pre-replicación (pre-RC), que incluye Cdc6 , Tah11 (también conocido como Cdt1 ) y el complejo Mcm2 - Mcm7 . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} El ensamblaje del pre-RC durante G1 es necesario para la licencia de replicación de los cromosomas antes de la síntesis de ADN durante la fase S. [ ^{12 ] [ 13 ] [ 14 ] La} fosforilación regulada por el ciclo celular de Orc2, Orc6, Cdc6 y MCM por la proteína quinasa dependiente de ciclina Cdc28 regula la iniciación de la replicación del ADN, incluido el bloqueo de la reiniciación en la fase G2 / M . ^{[ 4 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

El ORC está presente durante todo el ciclo celular unido a los orígenes de replicación, pero solo está activo al final de la mitosis y al principio de la fase G1 .

En la levadura, ORC también desempeña un papel en el establecimiento del silenciamiento en los loci de tipo de apareamiento Hidden MAT Left (HML) y Hidden MAT Right (HMR). ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} ORC participa en el ensamblaje de la cromatina transcripcionalmente silenciosa en HML y HMR reclutando la proteína de silenciamiento Sir1 a los silenciadores HML y HMR. ^{[ 7 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Tanto Orc1 como Orc5 se unen al ATP, aunque solo Orc1 tiene actividad ATPasa . ^{[ 20 ]} La unión de ATP por Orc1 es necesaria para la unión de ORC al ADN y es esencial para la viabilidad celular. ^{[ 11 ]} La actividad ATPasa de Orc1 está involucrada en la formación del pre-RC. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} La unión de ATP por Orc5 es crucial para la estabilidad de ORC en su conjunto. Solo las subunidades Orc1-5 son necesarias para la unión al origen; Orc6 es esencial para el mantenimiento de los pre-RC una vez formados. ^{[ 24 ]} Las interacciones dentro de ORC sugieren que Orc2-3-6 pueden formar un complejo central. ^{[ 4 ]} Un informe de 2020 sugiere que ORC de la levadura en gemación se dimeriza de manera dependiente del ciclo celular para controlar la licencia. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

Las siguientes proteínas están presentes en el ORC:

Las arqueas presentan una versión simplificada del ORC, Mcm, y, como consecuencia, el pre-RC combinado. En lugar de utilizar seis proteínas mcm diferentes para formar un heterohexámero pseudo-simétrico, las seis subunidades del MCM de las arqueas son idénticas. Suelen tener múltiples proteínas homólogas tanto a Cdc6 como a Orc1, algunas de las cuales desempeñan la función de ambas. A diferencia del Orc eucariota, no siempre forman un complejo. De hecho, cuando se forman, presentan estructuras de complejos divergentes. Sulfolobus islandicus también utiliza un homólogo de Cdt1 para reconocer uno de sus orígenes de replicación. ^{[ 28 ]}

El ORC es esencial para la unión de los complejos MCM ( Pre-RC ) al ADN. Este proceso depende del ORC, Noc3, Cdc6 y Cdt1 , e implica varios eventos de reclutamiento controlados por ATP . Primero, el ORC, Noc3p y Cdc6 forman un complejo en el ADN de origen (marcado por regiones de tipo ARS). Los nuevos complejos ORC/Noc3/Cdc6 reclutan moléculas de Cdt1/Mcm2-7 al sitio. Una vez formado este complejo masivo ORC/Noc3/Cdc6/Cdt1/Mcm2-7, las moléculas ORC/Noc3/Cdc6/Cdt1 trabajan juntas para unir Mcm2-7 al ADN mediante la hidrólisis de ATP por Cdc6. La actividad fosforilativa de Cdc6 depende tanto del ORC como del ADN de origen . Esto provoca que Cdt1 tenga una estabilidad reducida en el ADN y se desprenda del complejo, lo que permite la unión de Mcm2-7 al ADN. ^{[ 29 ] [ 27 ] [ 30 ] [ 31 ]} Se ha resuelto la estructura del ORC, MCM, así como del complejo intermedio OCCM. ^{[ 32 ]}

Aunque el ORC está compuesto por seis subunidades discretas, solo una de ellas ha resultado ser significativa: ORC1. Estudios in vivo han demostrado que Lys -263 y Arg -367 son los residuos básicos responsables de la correcta carga del ORC. Estas moléculas representan el ARS mencionado anteriormente. ^{[ 33 ]} ORC1 interactúa con ATP y estos residuos básicos para unir el ORC al ADN del origen . Se ha establecido que esto ocurre mucho antes de la replicación, y que el ORC ya está unido al ADN del origen cuando se produce la carga de Mcm2-7 . ^{[ 31 ]} Cuando Mcm2-7 se carga por primera vez, rodea completamente el ADN y se inhibe la actividad de la helicasa . En la fase S , el complejo Mcm2-7 interactúa con los cofactores de la helicasa Cdc45 y GINS para aislar una sola hebra de ADN, desenrollar el origen y comenzar la replicación a lo largo del cromosoma . Para que haya replicación bidireccional, este proceso ocurre dos veces en un origen. Ambos eventos de carga están mediados por un ORC a través de un proceso idéntico al del primero. ^{[ 34 ]}

• Quinasas dependientes de ciclina (CDK)
• Ciclinas
• ADN helicasa
• ADN
• Complejo de prereplicación