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Mechanism of head-to-head MCM double-hexamer formation revealed by cryo-EM

机译：冷冻-EM揭示的头对头MCM双六聚体形成机理

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摘要

In preparation for bidirectional DNA replication, the origin recognition complex (ORC) loads two hexameric MCM helicases to form a head-to-head double hexamer around DNA(1,2). The mechanism of MCM double-hexamer formation is debated. Single-molecule experiments have suggested a sequential mechanism, in which the ORC-dependent loading of the first hexamer drives the recruitment of the second hexamer(3). By contrast, biochemical data have shown that two rings are loaded independently via the same ORC-mediated mechanism, at two inverted DNA sites(4,5). Here we visualize MCM loading using time-resolved electron microscopy, and identify intermediates in the formation of the double hexamer. We confirm that both hexamers are recruited via the same interaction that occurs between ORC and the C-terminal domains of the MCM helicases. Moreover, we identify the mechanism of coupled MCM loading. The loading of the first MCM hexamer around DNA creates a distinct interaction site, which promotes the engagement of ORC at the N-terminal homodimerization interface of MCM. In this configuration, ORC is poised to direct the recruitment of the second hexamer in an inverted orientation, which is suitable for the formation of the double hexamer. Our results therefore reconcile the two apparently contrasting models derived from single-molecule experiments and biochemical data.
机译：在准备双向DNA复制时，起源识别复合体（ORC）加载两个六聚体MCM解旋酶，形成围绕DNA（1,2）的头对头双六聚体。 MCM双六聚体形成的机制是有争议的。单分子实验提出了一种顺序机制，其中第一六聚体的ORC依赖性加载驱动第二六聚体的募集（3）。相比之下，生化数据表明，两个环通过相同的ORC介导的机制独立地加载在两个反向DNA位置（4,5）。在这里，我们使用时间分辨电子显微镜观察MCM负载，并确定双六聚体形成中的中间体。我们确认两种六聚体是通过ORC与MCM解旋酶C端结构域之间发生的相同相互作用募集的。此外，我们确定了耦合MCM加载的机制。围绕DNA的第一个MCM六聚体的负载产生了一个独特的相互作用位点，从而促进了ORC在MCM的N端均二聚化界面上的参与。在这种构造中，ORC准备以反向定向引导第二个六聚体的募集，这适合于形成双六聚体。因此，我们的结果调和了从单分子实验和生化数据得出的两个明显相反的模型。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2019年第7784期|704-710|共7页
  • 作者

    Miller Thomas C. R.; Locke Julia; Greiwe Julia F.; Diffley John F. X.; Costa Alessandro;

  • 作者单位

    Francis Crick Inst Macromol Machines Lab London England;

    Francis Crick Inst Chromosome Replicat Lab London England;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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