ดีเอ็มซี1
โครงสร้างที่มีอยู่ พีดีบี การค้นหาออร์โธล็อก: PDBe RCSB รายชื่อรหัส PDB 1V5W , 2ZJB , 4HYY
ตัวระบุ
ชื่อเรียกอื่น	DMC1 , DMC1H, LIM15, dJ199H16.1, ดีเอ็นเอ ไมโอติก รีคอมบิเนส 1
รหัสภายนอก	โอมิม : 602721 ; เอ็มจีไอ : 105393 ; โฮโมโลยีน : 5135 ; GeneCards : DMC1 ; OMA : DMC1 - ออโธโลจี
ตำแหน่งของยีน ( มนุษย์ ) คริส. โครโมโซม 22 (มนุษย์) [ 1 ] วงดนตรี 22q13.1 เริ่ม 38,518,948 bp [ 1 ] จบ 38,570,204 bp [ 1 ]
ตำแหน่งของยีน ( เมาส์ ) คริส. โครโมโซม 15 (เมาส์) [ 2 ] วงดนตรี 15 E1|15 37.79 ซม. เริ่ม 79,445,698 bp [ 2 ] จบ 79,489,310 bp [ 2 ]
รูปแบบการแสดงออกของ RNA บีจี มนุษย์ เมาส์ (ออร์โธล็อก) สูงสุดที่แสดงใน เซลล์เยื่อบุช่องปาก ต่อมเพศ อัณฑะข้างขวา อัณฑะซ้าย โซนโพรงสมอง อัณฑะ เอ็นร้อยหวาย ส่วนนูนของปมประสาท กล้ามเนื้อต้นขา ต่อมทอนซิล สูงสุดที่แสดงใน โมรูลา ท่อสร้างอสุจิ บลาสโตซิสต์ สเปิร์มมาติด ตัวอ่อน โอโอไซต์รอง ตัวอ่อน เม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์ โอโอไซต์ปฐมภูมิ เอพิบลาสต์ ข้อมูลอ้างอิงเพิ่มเติม ไบโอ GPS ข้อมูลอ้างอิงเพิ่มเติม
ออนโทโลยีของยีน หน้าที่ระดับโมเลกุล การจับกับ DNA การจับนิวคลีโอไทด์ กิจกรรมที่ต้องอาศัย ATP ในการออกฤทธิ์ต่อ DNA กิจกรรมการแลกเปลี่ยนสายดีเอ็นเอ การจับกับ DNA สายเดี่ยว การจับโปรตีน การจับกับ DNA ของทางแยกสี่ทาง การจับกับดีเอ็นเอสองสาย กิจกรรมเอนโดดีออกซีไรโบนิวคลีเอส การจับกับ ATP ส่วนประกอบของเซลล์ โครโมโซม นิวคลีโอพลาสม์ เทโลเมียร์ นิวเคลียส โครโมโซมนิวเคลียร์ที่ควบแน่น กระบวนการทางชีวภาพ การบุกรุกของเส้นใย การตอบสนองต่อรังสีไอออนไนซ์ การประกอบดีเอ็นเอรีคอมบิเนส การสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง ไมโอซิส 1 ในเพศชาย กระบวนการเผาผลาญดีเอ็นเอ การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ การจับคู่โครโมโซมคู่เหมือนในระยะไมโอซิส การเจริญเติบโตของไข่ การสร้างสเปิร์ม การพัฒนาของสเปิร์ม การพัฒนาของฟอลลิเคิลรังไข่ วงจรเซลล์ การจัดเรียงโครโมโซมที่เกี่ยวข้องกับวงจรการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส การรวมตัวใหม่แบบไมโทซิส การซ่อมแซมดีเอ็นเอ การแลกเปลี่ยนยีนระหว่างไมโอซิส ไมโอซิส แหล่งที่มา: Amigo / QuickGO
ออร์โธล็อก สายพันธุ์ มนุษย์ หนู เอนเทรซ 11144 13404 วงดนตรี ENSG00000100206 ENSMUSG00000022429 ยูนิโปรท Q14565 Q61880 RefSeq (mRNA) NM_001278208 NM_007068 NM_001363017 NM_001278226 NM_010059 RefSeq (โปรตีน) NP_001265137 NP_008999 NP_001349946 NP_001265155 NP_034189 สถานที่ตั้ง (UCSC) Chr 22: 38.52 – 38.57 Mb Chr 15: 79.45 – 79.49 Mb การค้นหาใน PubMed [ 3 ] [ 4 ]
วิกิดาต้า
ดู/แก้ไขข้อมูลมนุษย์ ดู/แก้ไขเมาส์

โปรตีน DMC1/LIM15 homolog ของการรวมตัวใหม่ของไมโอซิสเป็นโปรตีนที่ในมนุษย์ถูกเข้ารหัสโดยยีนDMC1 [ ^{5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}โฮโมล็อกของ DMC1 มีการอนุรักษ์ไว้อย่างดีและพบได้ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันหลายชนิด รวมถึงเชื้อรา พืช และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมถึง^{มนุษย์[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

โปรตีน Dmc1 ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการรวมตัวกันใหม่ของโครโมโซมในระยะไมโอซิส เป็นโปรตีนที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับโปรตีนRecA ซึ่งเป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนสาย ดีเอ็นเอในแบคทีเรีย Dmc1 มีบทบาทสำคัญใน การรวมตัวกันใหม่ของโครโมโซมแบบโฮ โมล็อกในระยะไมโอซิส โดยจะไปรวมตัวกันที่ตำแหน่งของการแตกของสายดีเอ็นเอคู่ตามโปรแกรมและทำการค้นหาลำดับดีเอ็นเออัลลีลที่อยู่บนโครมาทิด แบบโฮ โมล็อก ชื่อ "Dmc" ย่อมาจาก "disrupted meiotic cDNA" ซึ่งหมายถึงวิธีการที่ใช้ในการค้นพบ โดยใช้โคลนจากคลัง cDNA เฉพาะสำหรับไมโอซิสเพื่อสร้างการกลายพันธุ์แบบน็อกเอาต์ของยีนไมโอซิสที่มีการแสดงออกอย่างมากมาย

โปรตีน Dmc1 เป็นหนึ่งในสองโฮโมล็อกของ RecA ที่พบในเซลล์ยูคาริโอต อีกตัวหนึ่งคือRad51 DMC1 และ RAD51 มีความคล้ายคลึงกันของกรดอะมิโนมากกว่า 50% ^{[ 9 ]} ในยีสต์ที่กำลังแตกหน่อ Rad51 ทำหน้าที่เป็นโปรตีนแลกเปลี่ยนสายในไมโทซิส ซึ่งมีความสำคัญต่อการซ่อมแซม DNA ที่แตกหัก Rad51 จะถูกเปลี่ยนเป็นปัจจัยเสริมสำหรับ Dmc1 ในระหว่างไมโอซิสโดยการยับยั้งกิจกรรมการแลกเปลี่ยนสาย^{[ 10 ]}

ยีนและโปรตีน DMC1 ถูกค้นพบในยีสต์ S. cerevisiae โดยDouglas Bishopในปี 1992 ขณะที่เขาเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของNancy Klecknerที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด^{[ 11 ]}

DMC1 ของมนุษย์เป็นโฮโมมัลติเมอร์ในรูปของวงแหวนแปดเหลี่ยมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 140 Å และมีรูตรงกลางขนาด 45 Å ^{[ 12 ] [ 9 ]} DMC1 จับกับ ssDNA ได้ดีกว่า dsDNA ^{[ 12 ]}แตกต่างจาก RecA และ Rad51 DMC1 ดูเหมือนจะไม่สร้างเส้นใยเกลียวบน DNA แต่จะสร้างวงแหวนโดยมี DNA ผ่านตรงกลาง^[ 12 ] hDMC1 สามารถสร้าง D-loop ใน DNA ที่มีเกลียวมากได้^{[ 13 ]} DMC1 มีกิจกรรม ATPase ที่อ่อนแอและสามารถส่งเสริมการสร้างเฮเทอโรดูเพล็กซ์ในที่ที่มีอะนาล็อกของ ATP ที่ไม่สามารถไฮโดรไลซ์ได้ ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้องการการจับ ATP มากกว่า การไฮโดรไล ซ์ATP ^{[ 14 ] DMC1 ยังแสดง การ จับกับนิวคลีโอโซมที่มีหางฮิสโตนที่ถูกกำจัดออกไปได้ดี ขึ้น}ซึ่งบ่งชี้ว่าสถาปัตยกรรมของโครโมโซมอาจมีบทบาทในการจับของ DMC1 แต่ไม่ใช่ Rad51 ^{[ 15 ]}

โปรตีนที่ถูกเข้ารหัสโดยยีนนี้มีความสำคัญต่อการเกิดการรวมตัวกันใหม่ของโครโมโซมคู่เหมือนในระยะไมโอ ซิส การรวมตัวกันใหม่ของยีนในระยะไมโอซิสมีบทบาทสำคัญในการสร้างความหลากหลายของข้อมูลทางพันธุกรรม และช่วยให้เกิดการแยกตัวของโครโมโซมแบบลดจำนวน ซึ่งจำเป็นต้องเกิดขึ้นเพื่อการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

ในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส เอนไซม์Spo11 ที่มีลักษณะคล้ายโทโปไอโซเมอเรสจะสร้างการแตกของสายดีเอ็นเอสองสาย (DSBs) ตามโปรแกรม DSBs จะถูกขยายให้ยาวขึ้นโดยการทำงานของเอ็กโซนิวคลีเอสในการตัดปลาย 5' และสร้างสายดีเอ็นเอเดี่ยว (ssDNA) ยาวที่ปลาย 3' ส่วนที่ยื่นออกมาที่ปลาย 3' เหล่านี้จะถูกทำให้เสถียรโดยโปรตีนที่จับกับสายเดี่ยว (SSBs) เพื่อปกป้อง ssDNA และป้องกันการก่อตัวของโครงสร้างทุติยภูมิ DMC1 จะถูกบรรจุลงบน ssDNA ที่ปลาย 3' เพื่อสร้างเส้นใยโปรตีนนิวคลีโอโปรตีนแบบเกลียวขวา จากนั้น เส้นใยโปรตีนนิวคลีโอโปรตีนนี้จะทำการค้นหาความเหมือนกันในบริเวณดีเอ็นเอที่เหมือนกัน การบุกรุกของสายเดี่ยวในบริเวณที่เสริมกันในโครโมโซมที่เหมือนกันโดยสายดีเอ็นเอที่ปลาย 3' จะสร้างเฮเทอโรดูเพล็กซ์ในรูปแบบของลูปการแทนที่ (D-loop) D-Loop นี้จะขยายออกไปเมื่อเกิดการสังเคราะห์ซ่อมแซม DNA ทำให้เกิดHoliday junctionการแก้ไข Holiday junction นี้ส่งผลให้เกิดผลิตภัณฑ์แบบครอสโอเวอร์หรือไม่ครอสโอเวอร์^{[ 16 ]}ผลิตภัณฑ์แบบครอสโอเวอร์จะถูกสร้างขึ้นในปริมาณที่น้อยกว่าผลิตภัณฑ์แบบไม่ครอสโอเวอร์^{[ 17 ]}

เช่นเดียวกับสมาชิกอื่นๆ ในตระกูล Rad51/RecA โปรตีน Dmc1 ทำหน้าที่ทำให้ตัวกลางการแลกเปลี่ยนสาย (Rad1/RecA-stretched DNA หรือ RS-DNA) มีเสถียรภาพในรูปแบบสามนิวคลีโอไทด์ที่ยืดออกคล้ายกับ DNA รูปแบบ B แต่ละโมเลกุลของโปรตีนจะจับกับนิวคลีโอไทด์สามตัว และความแข็งแรงของการจับนั้น ซึ่งประเมินได้จากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอิสระของกิบส์สามารถประเมินได้จากระยะเวลาที่โพรบ dsDNA ที่ติดฉลากซึ่งมีลำดับโฮโมล็อกสั้นๆ ยังคงจับกับ DNA ที่มีบริเวณโฮโมล็อกสั้นๆ การศึกษาประเภทนี้แสดงให้เห็นว่า ความไม่ตรงกันในตำแหน่งใดๆ ในสามตำแหน่งที่ปลายของช่วงโฮโมล็อกจะไม่เพิ่มระยะเวลาที่โพรบยังคงจับอยู่ และในโครงสร้าง Rad51 หรือ RecA ความไม่ตรงกันภายในจะทำให้เวลาในการจับลดลงในลักษณะเดียวกัน เอนไซม์ทั้งหมดสามารถ "ข้ามผ่าน" ความไม่ตรงกันและจับโพรบได้แน่นขึ้นหากมีบริเวณโฮโมล็อกที่ยาวกว่าอยู่ อย่างไรก็ตาม สำหรับ Dmc1 ทริปเล็ตที่มีความไม่ตรงกันภายในเพียงหนึ่งตำแหน่ง (แต่ไม่ใช่ตำแหน่งปลาย) จะช่วยเพิ่มความเสถียรของการจับโพรบได้ในระดับเดียวกับที่ไม่มีความไม่ตรงกัน ด้วยวิธีนี้ Dmc1 จึงเหมาะสมเป็นพิเศษกับบทบาทของมันในฐานะรีคอมบิเนสเฉพาะไมโอซิส เนื่องจากกิจกรรมนี้ช่วยให้สามารถเร่งปฏิกิริยารีคอมบิเนชันระหว่างลำดับที่ไม่ตรงกันอย่างสมบูรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 18 ]}

DMC1 (ยีน) ได้รับการแสดงให้เห็นว่ามีปฏิสัมพันธ์กับRAD51และคอมเพล็กซ์ Structural Maintenance of Chromosome 5/6 (SMC5/6) ^{[ 19 ] [ 14 ]}โปรตีนนี้ยังได้รับการแสดงให้เห็นว่าจับกับ Tid1(Rdh54), Mei5/Sae3 และ Hop2/Mnd1 โปรตีนที่มีปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ทั้งหมดทำหน้าที่เพิ่มกิจกรรมของ Dmc1 ในระบบที่บริสุทธิ์ และยังมีส่วนเกี่ยวข้องว่าจำเป็นต่อการทำงานของ Dmc1 ในเซลล์ด้วย

นอกจากนี้ ยังพบว่า DMC1 มีปฏิสัมพันธ์กับ FIGNL1 ด้วย เชื่อกันว่า FIGNL1 ส่งเสริมการแยกส่วนของ DMC1 ในระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสของเพศชาย^{[ 20 ]}

ในระหว่างไมโอซิสรีคอมบิเนสสองตัวได้แก่Rad51 และ Dmc1 จะทำปฏิกิริยากับ DNAสายเดี่ยวเพื่อสร้างเส้นใยพิเศษที่ปรับให้เหมาะสมเพื่ออำนวยความสะดวกในการเกิดรีคอมบิเนชันระหว่างโครโมโซมคู่เหมือน ทั้ง Dmc1 และ Rad51 มีความสามารถโดยธรรมชาติในการรวมตัวกันเอง^{[ 21 ]} การมีอยู่ของเส้นใย Rad51 จะทำให้เส้นใย Dmc1 ที่อยู่ติดกันมีเสถียรภาพ และในทางกลับกัน Dmc1 ก็จะทำให้เส้นใย Rad51 ที่อยู่ติดกันมีเสถียรภาพ มีการเสนอแบบจำลองที่ Dmc1 และ Rad51 สร้างเส้นใยแยกกันบน DNA สายเดี่ยวเดียวกัน และการสื่อสารระหว่างรีคอมบิเนสทั้งสองส่งผลต่อคุณสมบัติทางชีวเคมีของพวกมัน^{[ 21 ]}

ในระหว่างไมโอซิส แม้จะไม่มีกิจกรรมการแลกเปลี่ยนสาย Rad51 แต่ Dmc1 ก็ดูเหมือนจะสามารถซ่อมแซมการแตกหักของ DNA ในไมโอซิสทั้งหมดได้ และการไม่มีกิจกรรมนี้ไม่ได้ส่งผลกระทบต่ออัตราการไขว้กันของไมโอซิส^{[ 22 ]}

Hop2 และ Mnd1 รวมตัวกันเป็นเฮเทอโรไดเมอร์ซึ่งมีความสัมพันธ์กับ dsDNA และในระดับที่น้อยกว่าคือ ssDNA Hop2/Mnd1 กระตุ้นกิจกรรมการแลกเปลี่ยนสายของ DMC1 ในหลอดทดลองปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Hop2/Mnd1 และ DMC1 เชื่อว่าส่งเสริมการจับของ DMC1 กับ ssDNA อย่างเฉพาะเจาะจงและนำโฮโมล็อกเข้ามาใกล้กัน^{[ 23 ] [ 24 ]}

DMC1 มีปฏิสัมพันธ์กับคอมเพล็กซ์ Structural Maintenance of Chromosomes 5/6 (SMC5/6) คอมเพล็กซ์ SCM5/6 ยับยั้งการก่อตัวของตัวกลาง DNA และมีส่วนเกี่ยวข้องในการแก้ไข มีหลักฐานว่า SCM5/6 มีปฏิสัมพันธ์และยับยั้งการแปลตำแหน่งของ DMC1 ในระยะไมโอซิส Rad51 สามารถยับยั้งปฏิสัมพันธ์นี้ได้ และนี่อาจเป็นบทบาทของมันในฐานะปัจจัยเสริมในระหว่างการรวมตัวของโครโมโซมคู่เหมือนในระยะไมโอซิส^{[ 19 ]}

การกลายพันธุ์ในยีน DMC1 เกี่ยวข้องกับภาวะมีบุตรยากในเพศชายเนื่องจาก ภาวะไม่มี อสุจิแบบ ไม่อุดตัน ซึ่งอัณฑะผลิตอสุจิได้น้อยหรือไม่ผลิตเลย^{[ 25 ]}ในหนู การเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนเพียงตัวเดียวสามารถป้องกันการไขว้กันและนำไปสู่การหยุดชะงักของไมโอซิสผ่านกลไกเด่นของออโตโซม^{[ 26 ]}