Репликация кольцевых молекул ДНК
В клетках Е.Соli присуствуют 3 ДНК – полимера:
ДНК - полимераза I
На одной цепи ДНК полимераза I находится 2 активных центра: 1) активный центр, отвечающий за полимеразную и 3'- 5' экзонуклеазную активность. Последнее способствуют удалению ошибочно встроенных нуклеотидов;
2) отвечающий за 5'-3' экзонуклеазную активность, удаления РНК-затравки в процессе репликации.
ДНК - полимераза II
Обладает нуклеазной и полимеразной 3'-5', работает на 2хцепочечных ДНК, участвует в репарации ДНК.
ДНК - полимераза III
Этот фермент обладает полимеразной и 3'- 5' экзонуклеазной активностью, состоит из 10 типов субъединиц. Его основное назначение – репликация ДНК. Скорость синтеза – 500 нуклеотидов в секунду.
Хромосомы Е.Соli содержат единственную область – начало репликации origin, названную oriC – на которой происходит инициация. Размер минимальной области начало репликации, обеспечивающий автономную работу хромосом = 258 нуклеотидных пар. OriC содержит пять концезусных девятинуклеотидных сайтов для связывания иниции DnaA(неполиндромные повторы), названные Dna-боксы. Белок DraA узнает OriC и инициирует репликацию. У всех энтеробактерий области начала репликации содержат от 9 – 14 сайтов GATC, положение восьми из которых консервативно.
В результате АТФ зависимая хеликаза начинает распелетать дуплекс ДНК.
Гопоизомераза, располагается впереди по ходу движения репликативной вилки снимает напряжение, возникающее в результате расплетения 2-й спирали ДНК. С образованными одноцепочечными участками ДНК связывается SSB – белок, далее принимает участие праймаза. Праймаза осуществляет синтез затравки, которые необходимо для проявления активности ДНК-полимеразы. Затем в работу включается ДНК-полимераза III, которая последовательно присоединяет нуклеотиды к 3'- концу полинуклеотидной цепи. Поскольку синтез ДНК осуществляется в направлении 5'→3' одна цепь синтезируется непрерывно, а вторая фрагментами. По окончанию синтеза фрагменты оказаки ДНК-полимераза I за счет 5'-3' – экзонуклеазной активности удаляет затравку и заменяет ее ДНК. После действия этого фермента м/д фрагментами Оказаки остается разрыв, который сшивает ДНК-лигазы.
Терминация репликации происходит после удвоения кольцевой молекулы ДНК.
Репликация хромосом у эукариот.
У эукариот обнаружено несколько ДНК-полимераз - альфа, бета, сигма, гамма. В репликации ДНК принимает участие альфа, бета и сигма.
ДНК-полимераза альфа образует прочный комплекс с праймазой. Этот комплекс способен инициировать синтез ДНК денова. В начале праймаза комплекса синтезирует РНК-затравки длиной = 10 нуклеотидов, затем ДНК-полимераза начинает синтез ДНК.
ДНК-полиимераза бета принимает участие в процессинге фрагментов Оказаки и репарации ядерной ДНК.
ДНК-полимераза сигма обладает полимеразной и 3'-5'-экзонуклеазной активностью.
ДНК-полимераза Ɛ обладает такой же активностью, а вот ДНК-полимераза гамма обеспечивает репликацию и репарацию митохондриальной ДНК, она колируется ядерным геномом.
ДНК-полимераза ξ обладает полимеразной и 3'-5'-экзонуклеазной активностями, осуществляет синтез ДНК при SOS-репарации. Скорость синтеза ДНК 50 нуклеотидов в секунду, у прокариот 500.
Размер фрагмента Оказаки меньше чем у прокариот. Инициация у прокариот происходит на многочисленных точках начала репликации. Напр, у млекопитающих точки начала репликации располагаются на расстоянии 100 кБасс. Синтез ДНК в репликонах происходит в 2х направлениях, наличие многочисленных репликонов у эукариот связано с большими размерами ДНК и больше низкой активность ДНК-полимераз.
Полирепликонная организация ДНК требует, чтобы в каждом цикле клеточного деления каждый репликатор «сработал» только 1 раз.
Продвижение репликативной вилки прекращается при сталкновении с другой видкой или при достижении конца хромосомы. Т.о. в результате репликации образуется 2 дочерние материнские молекулы – полуконсервативный тип репликации. Репликация обеспечивает воспроизведение генотипов в ряду поколений.