1. Formazione del complesso pre-replica (Pre-RC):
- Prima che la replicazione del DNA possa iniziare, i complessi di pre-replicazione (Pre-RC) si formano in posizioni specifiche chiamate origini della replicazione.
- I pre-RC sono costituiti da diverse proteine, tra cui il complesso di riconoscimento dell'origine (ORC), il ciclo di divisione cellulare 6 (Cdc6) e il complesso elicasi di mantenimento del mini-cromosoma (MCM).
2. Attivazione di Cdc25 e CDK:
- L'inizio della replicazione del DNA è regolato dai punti di controllo del ciclo cellulare, che garantiscono che le condizioni siano favorevoli alla replicazione.
- I punti di controllo attivano le fosfatasi proteiche come Cdc25, che rimuovono i gruppi fosfati inibitori dalle chinasi ciclina-dipendenti (CDK).
- CDK2 forma un complesso con la ciclina E e CDK1 forma un complesso con la ciclina A. Questi complessi CDK sono cruciali per promuovere la transizione alla fase S e avviare la replicazione del DNA.
3. Attività della chinasi ciclina-dipendente:
- Una volta attivate, le chinasi ciclina-dipendenti fosforilano vari componenti del pre-RC, portando al reclutamento di proteine aggiuntive e al rimodellamento del pre-RC in una forca di replicazione funzionale.
- Gli eventi di fosforilazione da parte dei CDK innescano il caricamento dell'elicasi MCM sul DNA e lo svolgimento della doppia elica, consentendo l'inizio della replicazione.
4. Attività della DNA elicasi e della topoisomerasi:
- Il complesso dell'elicasi MCM svolge il duplex del DNA all'origine della replicazione, creando una "bolla di replicazione" dove le forcelle di replicazione possono estendersi bidirezionalmente.
- Le topoisomerasi aiutano ad alleviare lo stress torsionale causato dallo svolgimento del DNA rompendo e ricongiungendo i filamenti del DNA, consentendo uno svolgimento regolare del DNA e la progressione della forca di replicazione.
5. Fattori di replicazione e DNA polimerasi:
- I fattori di replicazione, come le proteine leganti il DNA a filamento singolo (SSB) e la proteina di replicazione A (RPA), aiutano a stabilizzare il DNA svolto e a prevenire la riricottura prematura.
- Le DNA polimerasi, inclusa la DNA polimerasi α, δ ed ε, sono responsabili della sintesi di nuovi filamenti di DNA. Aggiungono nucleotidi alle catene di DNA in crescita, utilizzando i filamenti di DNA parentale come modelli.
6. Coordinamento dei fork di replica:
- Lungo ciascun cromosoma durante la replicazione del DNA vengono stabilite più forcelle di replicazione.
- L'attivazione delle origini e la progressione delle forche di replicazione sono coordinate per garantire che l'intero genoma venga replicato in modo efficiente. Questo coordinamento coinvolge fattori e meccanismi regolatori per prevenire collisioni tra fork di replica.
Nel complesso, l’inizio della replicazione del DNA nelle cellule umane è un processo complesso e finemente orchestrato che si basa sull’interazione di numerose proteine e percorsi regolatori. Il corretto coordinamento di questi eventi garantisce che la replicazione del DNA sia accurata, efficiente e sincronizzata con altri processi cellulari cruciali.
