Репликативная вилка

Cтраница 1

Репликативная вилка в клетке человека движется всего лишь в 10 раз медленнее, чем в E. [1]

Если возникает одна репликативная вилка, как, например, у плазмиды ColEl, то, объехав всю кольцевую молекулу, она заканчивает синтез на ориджине. Такая репликация называется однонаправленной. [2]

Репликация ДНК в Е. coli. Схема событий в репликотиннон вилке. п, п, п, i, dna В, dna С, SSb белковые продукты соответствующих генов хромо сомы Е. coli. вовлеченные в репликацию. [3]

После инициации начинается продвижение репликативных вилок - элонгация. Одна из цепей вновь синтезируемой ДНК удлиняется в том же направлении, а котором движется репликативная вилка, причем синтез осуществляется непрерывно. Эту цепь ДНК называют лидирующей. Синтез каждого фрагмента инициируется вблизи начала репликационной вилки и продолжается в противоположную от нее сторону до тех пор, пока З - конец вновь синтезируемой ДНК не достигнет 5 -конца предыдущего фрагмента Оказаки. Длины фрагментов Оказаки равны примерно 1000 нуклеоти-доа. В репликативной вилке работают также еще два белка. Один из них ( SSb белок) специфически связывает одноцепочечные ДНК, облегчая расплетение двойной спирали и одновременно защищая одно цепочечные участки от действия нуклеаз. Другой - ДНК-рас-плетающий белок ( хеликазы) - движется вдоль двойной цепи. [4]

Исправление ошибок с помощью У-экзоиуклеазной активности ДНК-полимеразы. [5]

Таким образом, по мере перемещения репликативной вилки вдоль матрицы осуществляется проверка каждого встроенного нуклеотида. Корректирующее действие ДНК-полимеразы очень эффективно; благодаря ему точность репликации повышается как минимум в 104 раз. Суммарная ошибка возникает в результате ошибок, допускаемых ферментом в ходе полимеризации и в процессе исправления их при корректировке; она не превышает одной ошибки на 109 - 1010 нуклеотидных остатков. [6]

Схематическое изображение основных этапов репликации ДНК. Существует некоторая неопределенность относительно точного места действия ДНК-гиразы. [7]

Мы уже видели, что кольцевая двухце-почечная ДНК реплицируется одновременно в обоих направлениях, так что две репликативные вилки перемещаются вдоль кольцевой хромосомы навстречу друг другу. Если мы теперь вспомним, что двойная спираль ДНК представляет собой плотно скрученную структуру и что кодирующие основания находятся внутри спирали, то станет ясно: чтобы реплицирующие ДНК ферменты смогли прочитать нуклеотидную последовательность матрицы, цепи родительской ДНК должны быть разделены хотя бы на коротком участке. [8]

Этот фермент не только позволяет ДНК вращаться, но и активно закручивает ее в направлении, благоприятствующем расплетению цепей матрицы в районе репликативной вилки. Таким образом, гираза помогает хеликазе раскручивать ДНК для ее репликации. [9]

ДНК в направлении 5 - 3 ( 1000 - 2000 нуклеотидов у прокариот и 100 - 200 - у эукариот) против движения репликативной вилки - запаздывающая цепь. Фрагменты, синтезированные в запаздывающей цепи, называются фрагментами Оказаки. [10]

Ферменты, известные под названием хеликаз ( helicase, от слова helix - спираль), расплетают короткие участки ДНК, находящиеся непосредственно перед репликативной вилкой. Для раскручивания ДНК требуется энергия. На разделение каждой пары оснований расходуется энергия гидролиза двух молекул АТР до ADP и фосфата. [11]

Прерывистая репликация одной из цепей ДНК в виде коротких фрагментов. Цепь, которая реплицируется непрерывно ( в направлении движения репликативной вилки, называется ведущей. Другая цепь реплицируется с перерывами, в виде коротких фрагментов ( фрагменты Оказаки. направление ее репликации противоположно направлению движения репликативной вилки. Фрагменты Оказаки соединяются затем друг с другом с помощью ДНК-лигазы, образуя отстающую цепь. У прокариот фрагменты Оказаки достигают длины 1000 - 2000 нуклеотидов. В животных клетках они содержат 150 - 200 нуклеотидов. [12]

Другая же цепь синтезируется прерывисто с образованием коротких фрагментов, также за счет присоединения новых мономеров к З - концу, т.е. в направлении, противоположном движению репликативной вилки. Как позже было показано, фрагменты Оказаки образуются не только в бактериальных, но и в животных клетках, правда в последних они гораздо короче-их длина не превышает двухсот нуклеотидных остатков. [13]

Образование отрицательных сверхвитков под действием ДНК-гиразы. Необходимая для этого процесса энергия освобождается в результате гидролиза АТР. ДНК-гираза делает в одной из цепей ДНК разрыв. Через открывшуюся брешь выходит интактная цепь, после чего концы разорванной цепи сшиваются тем же ферментом. [14]

Быстрое раскручивание цепей родительской ДНК в процессе репликации ( 4500 об / мин) порождает еще одну проблему, которая состоит в том, что при отсутствии специального шарнирного устройства вся хромосома, расположенная впереди репликативной вилки, должна вращаться с такой же скоростью, Предполагают, что избежать этого помогает клетке шарнир в ДНК ( возможно, прямо перед репликативной вилкой), благодаря которому вращаться с большой скоростью приходится только короткому участку ДНК. Это может быть достигнуто за счет кратковременного разрыва одной из цепей ДНК, который очень быстро и точно восстанавливается после одного или нескольких оборотов. Кратковременные разрывы и воссоединения осуществляются ферментами, известными под названием топоизомераз. Этот фермент не только позволяет ДНК вращаться, но и активно закручивает ее в направлении, благоприятствующем расплетанию цепей матрицы в районе репликативной вилки. Таким образом, гираза помогает хеликазе раскручивать ДНК для ее репликации. Закручивание ДНК с помощью гиразы и сопряженный с этим процессом гидролиз АТР до ADP и Р, обусловливают сверхспиральное состояние хромосомы. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5