Репликация ДНК

В репликативной вилке (см. рис. 2.8) одновременно работают около 20 разных белков, осуществляя сложный процесс синтеза ДНК. Спираль ДНК расплетается ДНК-хеликазой, а ее цепи раскручиваются ДНК- топоизомеразой. С обеими одиночными цепями связывается множество молекул ДНК-дестабилизирующего белка, препятствующего ренагурации ДНК и облегчающего ДНК-полимеразе начало инициации репликации.

В области репликативной вилки ДНК-полимеразы работают как на лидирующей, так и на отстающей цепи. Лидирующая цепь ДНК растет непрерывно в направлении движения репликативной вилки, а отстающая цепь реплицируется с образованием фрагментов Оказаки, синтез которых идет в противоположном направлении. Образование лидирующей цепи и каждого из фрагментов Оказаки начинается с синтеза катализируемого праймазой короткого комплементарного участка РНК, который играет роль затравки. Затем на З'-конце этой РНК-затравки с помощью ДНК- полимеразы III синтезируется ДНК, после чего РНК-затравка вырезается, а появившаяся ниша застраивается комплементарной ДНК с помощью ДНК-полимеразы I. Последнее ковалентное присоединение фрагмента Оказаки к растущей цепи ДНК осуществляет ДНК-лигаза.

Итак, в результате синтеза новой цепи ДНК происходит копирование (репликация) материнской цепи ДНК. Таким способом информация, заключенная в последовательности оснований родительской ДНК, передастся дочерней ДНК. При этом образуются две дочерние двухцепочечные молекулы ДНК, идентичные родительской. Каждая из дочерних молекул содержит одну неизмененную цепь родительской ДНК и одну новую поли- нуклеотидную цепь. Такая репликация получила название полуконсерва- тивной. Полуконсервативный механизм репликации ДНК был доказан М. Мезельсоном и Ф. Сталем в 1957 г.

Высокая скорость и точность репликации ДНК

Процесс синтеза ДНК идет с огромной скоростью, которая у прокариот составляет около 500 нуклеотидов в 1 с. У эукариот скорость репликации ДНК в 10 раз ниже и составляет 50 нуклеотидов в 1 с.

Высокая скорость репликации ДНК сочетается с фантастически высокой точностью. Частота ошибок при репликации ДНК Е. coli не превышает единицы на 109—1010 нуклеотидов, т.с. неправильно встроенным оказывается лишь один из 10—100 млдр нуклеотидов. Подобная точность репликации определяется комплементарным взаимодействием нуклеотидов, а также наличием корректирующего механизма у ДНК-полимераз. ДНК- полимераза дважды проверяет соответствие каждого нуклеотида матрице: один раз перед включением его в состав растущей цепи и второй раз перед включением следующего за ним нуклеотида. Причем процесс репликации протекает со значительно более высокой точностью, чем процессы транскрипции и трансляции.

Если в процессе репликации ДНК возникли ошибки — образовались некомплементарные пары оснований, то происходит корректорская правка. Корректорская правка — это удаление неправильных оснований, включенных во вновь синтезированную ДНК. Для исправления ошибок репликации служит экзонуклеазная активность (3' —» 5') ДНК-полимеразы I, тогда как 5' —> 3' экзонуклеазная активность обеспечивает удаление РНК- затравок из фрагментов Оказаки и репарацию ДНК.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >