DNA replication and chromatin: From 3D to function

Abstract

V první části jsme charakterizovali uspořádání replikačních míst u lidské buněčné linie HeLa. V souladu s dalšími studiemi jsme na světelně-mikroskopické úrovni detekovali v průběhu S fáze pět odlišných replikačních vzorů. Na elektron-mikroskopické úrovni jsme v časné S fázi pozorovali shluky postříbřených zlatých částic, které odpovídaly místům DNA replikace. V pozdějších částech S fáze jsme pozorovali velká uskupení částic, která byla složena z jejich menších shluků. Tyto shluky vykazovaly podobnou velikost jako shluky v časné S fázi. Rovněž jejich počet byl v časné a střední S fázi podobný. Mírný pokles jsme pozorovali až v pozdní S fázi. Pomocí tomografické analýzy jsme zjistili, že většina pozorovaných replikačních míst odpovídá jednotlivým replikonům. Naše výsledky rovněž ukázaly, že replisomy zůstávají v průběhu replikace replikonu těsně spojené. I když se naše výsledky týkají pouze lidské buněčné linie HeLa, podobný způsob uspořádání replisomů byl zjištěn i u prokaryot a kvasinky Saccharomyces cerevisiae. Proto předpokládáme, že toto uspořádání replisomů je pravděpodobně obecným rysem DNA replikace. Mimoto jsme navrhli model, ve kterém jsou ramena DNA smyčky vzniklé v průběhu replikace spojené a to pravděpodobně až do skončení replikace celého replikonu. Naše výsledky rovněž ukazují, že na úrovni...

We characterized the spatio-temporal organization of replication sites. In agreement with the previous studies, five different replication patterns were observed during the S phase in HeLa cells at the level of light microscopy. Using the electron microscopy approach, we observed the close association of numerous silver grains at many sites in the early S phase. The labeled sites had discrete sizes in terms of both area and diameter. Moreover, the much larger heterochromatin domains that replicate in the late S phase, and to a lesser extent in the mid S phase, were actually composed of closely-associated, labeled RS with virtually identical diameters and areas as the early-S-labeled RS. The replication sites labeled in the early S phase were maintained as similarly labeled clusters of colloidal gold particles later in the S phase and in the next cell generation. The number of replication sites was similar in the early- and mid-S-phase cells with a slight decrease in the late S phase. The electron microscopy tomography revealed that most of the observed replication sites corresponded to individual replicons. We found that the replisomes operate as tightly-associated couples during replication. Our results concern only human HeLa cells, but considering that the findings on prokaryotic cells and budding yeast...