Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 46
Текст из файла (страница 46)
В отличие от геликаз ДНК-полимеразы в соответствии с приведенной схемой (13) катализируемой ими реакции могут перемещаться только от 3 '- к 5'-концу матрицы. Поэтому непрерывное продолжение элонгации растущей цепи по мере Р~~кручивания двунитевой материнской ДНК может идти только вдоль одной цепи-матрицы, той, относительно которой вилка репликации движется от 3 — к ~ - концу. Непрерывно синтезируемая цепь получила название ведущей (рис. 52). тобы начался синтез на второй материнской цепи-матрице, необходима инициа- ция синтеза новой цепи.
Эта цепь получила название запаздывающей. Однако, РА ) РОХрмрбхс.эрбас.з " Хс„рбХ;,грпхс.з Р ' ' " рихс,рихс-он ° ° ° ° х)хс-с Рб Хс 180 как уже указывалосгч и „ | б +' — ДНК-полимеразы необход„ l ° 1с мо наличие связанного с матрицей праймера. Тако» в праймер создается с помо. щью специального фермента нрай.иазы, катализирующего гав. в синтез короткого, комиле- в д б ментарного определенному у» х л участку матрицы рибоолигов ,аг г „-" - . й нуклеотида.
Фрагменты, нв в. которых может происходить х l синтез такого праймера в ' 'разбросаны вдоль цепи ДНК г~ — — —,— ьсвь.. -----ь д' ' в г' " д '' с интервюгами в среднем в б несколько десятков нуклеос'» з тидов. После образования праймера включается в рабов г'вв'- д. з д ь ту ДНК-полимераза и начи- в б настоя синтез запаздывающей нити. Однако он происходит в направлении от в ф3 г'ыв- - ---.--.—,— -- - .
ь вилки репликации, и по мере в ее продвижения вновь возРис. 52. С гма процессов, происходящих по мере никает нереплидированный продвижения пилки реплнкапнн влево. однонитевый участок мате- а — гелнквзв и, б — гелнквзе О (Кер-белок), е — ведусцея РИНСКОй ЦЕПИ вЂ” МатРИЦЫ дочерняя цепь ДНКг о ', — рнбонунлеотндные првйме- ЗаиаЗДЫВаЮщей НИТИ. Лишь ры; д, д, дд — звпзздыввюпсзя дочерняя пень; С вЂ” образо- после того как перемещение ванне првймера нв матрице звпвздыввкхцей цепи; à — синтез звпвздыввюспей цепи, 5 — образование нового првймерв; с — вилки репликации Освободит сннтез нового фрагмента зепзздывиопсей цепи до стыковки следующий участОк, имеюе предыдущим фрвгментам; 5 — удвленне первого рнбонук- щей сродство К яра»Мазо На леотндного прзймерв н зветрайкв брещн дезокенрнбонуклео- не возникнет новый прай- тнш сын фрагментом, д -. соединение двух фрю ментах звпвзвывзюпсей цепи днк-лнгезой н абрззовзнне следующего мер и начнется синтез нового првймерв.
По ходу всех процессов с-б идет злонгвцня веду- фрагмента запаздывающей щен дочерней цепи цепи. Таким образом, эта цепь в отличие от ведущей синтезируется в виде фрагментов. Наличие таких фрагментов вновь синтезированной ДНК удалось обнаружить экспериментально. По имени открывсиего их японского исследователя они получили название фраслсентое Оназакп. Как видно из рис. 52, стадия 4, второй фрагмент Оказаки через некоторое время достигнет 5'-конца предыдущего фрагмента, который представлен несколькими рибонУклеотиДными звеньями. В конечном продукте эти звенья присутствовать не должны. Для удаления таких звеньев в клетках существует по меныпей мере два механизма.
Один из механизмов связан с наличием у ДНК-полимераз (это, во всяком случае, надежно установлено для ДНК-полимераз из Е сост) дополнительной экзонуклеазной активности, способной катализировать гидролитическое отщепле- и ного рагмента, оказавшегося он евого рибо или дезоксирибонуклеотидного ,у '- цйе '-кони е на п и перемещения ДНК-полимеразы. р у ез льтате этой б' — + пв матрице на пути п Р эхэо нуклеаэной активности '- ц в 5 '-кон евые агменты ыв б вшего праймера удаляютасчистить путь для пр д о вижения НК-полимераза в своем стремлении расч ти ные агменты.
Одновременно с этим эа счет ктивности она застраивает возникающую брешь дезоксири своей основной активн остатками. Второй механизм удаления ри ооли деотидными остат собой ибонуклеазы, получившей фр агментов осн ован на присутствии в клетках осо й азы Н. Этот фермент специфичен к двунитевым ру тур ст к ам, постпвзвание РНКаз ы . тот рме й зоксирибонуклеотидной гон клеотидной и одно дез к цепи, ирич ичем гидролитически расщепляет первую из них. п айме а с последующей застсобна удалять остатк остатки рибоолигонуклеотидного пра р Ройкой бреши с помощ ью НК-полимеразы.
оенные только из В итоге фрагменты Оказаки превр щ а аются в цепи, постр тов остаются 5'-конце- в. О пако на стыке двух фрагментов остаются -кос дезоксирибонуклеотидов. дна г па второго фрагменагмент первого и 3'-гидроксигруипа в ф ф е ин ю цепь происходит ири помощи еще тв. Их соединение в едину ии, — ДНК-лисаэы.
Этот ферявляющегося обязател ьным частником репликации,— е в х агментов по реакции, ан алогичной описан- мент катализирует соединение двух р ия и омеж очного смевой в э 4.6 для -лигаз РНК- ы, используя для образования промеж шанного ангидрида с АМФ, который пере носится либо от АТФ, либо от )х)А)Э, В после см ае на первой стадии реакции освобождается не пи никогинамидмононуклсотид. Роцссс прохо . П дит только в составе двунитевой структуры. Схема процесса может быть представлена в виде Ох. РОХ-.ОН РИХс ы Рс)Хс грб с 3 ' ' ' .+ УРА ....
ОХ РОХ. Хс,с Рпхсьгрс$хс+3 Р ' ' ~Х Рбх, рИХс.,йбХс+грх)Хс з ''' ф РА (АМФ ) ОХ РОХс Рохс» РОХсвз РОХс 3 Р где 'у — иирофосфат или никог отинамидмононуклеотид' ами не создает каспи эльной структуры гепиказами не с Развертывание двунитевой сиир р ких-либо осложнений, , если как это представлено на рис.
50, концы место в кольцевых ДНК и вы. Если же они закреплень, ны, как это бесспорно, имеет место ие войной спирали мах э ка нот, то раскручивание дв ~корее всего у ДНК в хромосомах эук р т ы све хспирализацию. Ри этом, п ~падает в остальной части струк ур р . и этом, п спи алгч возникает и постелен у' но силивается и Раскручивается правая спир а п отекании процессов в за я. Это не может не сказываться на иро ная сверхсиирализация. ожению процесса в це- вилке репликации и должно пос еп но постепенно п ивести к торм ж имо введение в сохранившуюся двусп в спираль- лом Чтобы избежать этого, необходимо вв ся с по— ых с пе витков. Этот процесс осуществляется вую структуру отрицательных супервитков.
н ю оль в процессе ьного е мента, играющего важную роль в мощью еще одного специального р , что единствензоле аэы П. Название связано с тем, что е Репликации, — ДНК-тоцоиэолсераэы тев ю дНК отрицател»- вой функцией этого рмен , тев ю о та является введение в двунитевую о 1 81 ных супервитков, т. е. катализ вэаимопревращений топологических изомеро ме, в ДНК. Это не означает, что действие фермента не сопровождается никакими хн мическими превращениями. Во-первых, топоизомераза 11 требует для своей работы затраты энергии, а создание супервитков сопровождается гидролизом АТФ т.е.
фермент является АТФазой. Во-вторых, детальный механизм ее действия включает введение разрыва в одну из полинуклеотидных цепей и воссоединен ние разорванных фрагментов после их перемещения относительно второй цепи, приводящего к возникновению супервитка. Таким образом, в репликации ДНК помимо ДНК-полимеразы принимает участие большой набор ферментов: геликаза, праймаза, РНКаза Н, ДНК-лигаза и топоизомераза 11.
Этим список ферментов и тем более белков вообще, существенных для матричного биосинтеза ДНК, не исчерпывается. Полная картина еще не выяснена. В качестве еще одного достаточно хорошо изученного белка, необходимого для полноценного функционирования системы ферментов, работающих в вилке репликации, можно привести белок, специфично и кооперативно связывающийся с однонитевыми ДНК. Его чаще всего называют Оеляо.а ВВВ (в1в31е вставь Ывд1вх).
В первых работах он фигурировал как ДНК-раскручивающий белок. Белок 55В вследствие сродства к однонитевой ДНК и способности, будучи связанным с полинуклеотидной цепью, интенсивно взаимодействовать с соседними молекулами белка закрывает возникающие при действии геликаз однонитевые участки матрицы, препятствуя их обратной рекомбинации до прихода в этн точки ДНК-полимеразы, Во всех процессах матричного биосинтеза имеется хотя и малая, но конечная вероятность ошибки системы нри отборе мономера и тем самым включения в растущую цепь биополимера мономерного фрагмента, не соответствующего кодирующему его элементу матрицы. Такие ошибки особенно нежелательны в случае реплнкации, так как если ошибочно включенный в дочернюю цепь нуклеотнд сохранится до следующего цикла репликацин, искаженная информация будет передана следующему поколению и практически необратимо унаследована.
Сам по себе отбор матрицей дезоксинуклеозид-5 '-трифосфатов требуемой точности не обеспечивает, и система репликации требует наличия дополнительного корректирующего механизма. Эту роль выполняет присущая ДНК-полимеразам Ю' — + В- экзокухлеаэкая актионосгль, катализирующая гидролитическое отщенление 3- концевого звена растущей цепи в ее комплексе с матрицей. Скорость гидролнза особенно велика в случае, если включенный в растущую цепь остаток не комплементарен кодирующему нуклеотиду матрицы. При этом скорость основной ДНК- полимеразной реакции и 3' — + 5'-зкзонуклеазного гидролиза сбалансированы таким образом, что если в присутствии достаточных концентраций всех четырех субстратов присоединится нуклеотид, комплементарный соответствующему звену . матрицы, то резкое преимущество перед гидролизом будет иметь присоединение следующего звена цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
