2014-02-18
4032
Хеликаза
Раскручивание, или расплетание, спирали происходит в локальном участке ДНК. Эту реакцию осуществляет хеликаза — ДНК-зависимая АТРаза, использующая энергию гидролиза АТР для расплетания двойной спирали ДНК. Хеликазы имеют кольцевую (тороидальную) структуру, образованную шестью субъединицами. Такие гексамерные хеликазы кольцеобразной формы обнаружены у фагов, вирусов, бактерий, архей, эукариот (рис.). Хеликаза, движимая гидролизом АТР, однонаправленно перемещается по одной из цепей ДНК (вероятно, за счет ее конформационных изменений), расплетая перед собой двойную спираль, в результате чего возникает вилка (Y) из двуцепочечного участка ДНК и двух одноцепочечных ветвей.
ДСБ-белки (SSB-белки)
Белки, связывающиеся с одноцепочечной ДНК. ДСБ-белки связываются с сахарофосфат-ным остовом одиночных цепей ДНК, не закрывая оснований, что не мешает комплемен-тарному присоединению нуклеотидов в ходе репликации. ДСБ-белок Е. coli наиболее изучен, он представляет собой тетрамер, характеризуется высокой степенью асимметрии молекулы.ДСБ-белки стабилизируют одноцепочечную ДНК, обеспечивая условия для комплементарного спаривания, удаляют Возможные элементы вторичной структуры ДНК(например, предотвращают образование шпилечных структур); связывание одноцепочечной ДНК с ДСБ-белками стимулирует ДНК-полимеразу и повышает точность ее работы. У эукариот таковым белком является ядерный репликативный белок A (RPA), представляющий гетеротример с субъединицами 70, 32 —34 и 11 — 14 кДа.
|
|
|
Модель инициации репликации ДНК у Escherichia coli
Геном Е. coli реплицируется двунаправленно от одной точки начала репликации, получившей название локус ori С. Инициация репликации начинается с узнавания инициаторными белками специфических последовательностей в точках начала репликации ДНК.
Хромосома Е. coli содержит единственную область начала репликации (oriC), размер которой составляет 258 н.п. В oriC имеется пять консенсусных девятинуклеотидных сайтов связывания инициаторного белка Dna А, названных Dna А-боксами. В левой части oriC наряду с Dna А распознает область начала репликации и образует комплекс с други-ми белками.Сначала белок Dna А в комплексе с АТР взаимодействует с Dna А-боксами. С помощью электронной микроскопии исходный комплекс обнаруживается в виде компакт-ной эллипсоидной структуры, содержащей -20 мономеров Dna А, которая закрывает oriC. В этом комплексе частично расплетаются АТ-богатые повторы и формируется открытый комплекс. В этом процессе участвуют некоторые вспомогательные белки, которые помогают инициатору Dna А раскручивать и изгибать ДНК (ранее они обозначались n, n', n", i, а. В последнее время их обозначают IME, FIS-факторы и т.д.).
|
|
|
Белок Dna В (хеликаза) в виде гексамеров в комплексе с шестью мономерами белка Dna С, каждый из которых связывает одну молекулу АТР, а именно (Dna В —Dna С—АТР)6, взаимодействует с одноцепочечными участками частично расплетенной ДНК. В этом комплексе хеликазная активность Dna В блокирована. Транслокация Dna В (хеликазы) от места ее первоначального вхождения в комплекс к месту старта репликативной вилки и высвобождение из комплекса белка Dna С, вызывает активацию хеликазы. Далее хеликаза взаимодействует с белком Dna G (праймазой), и этот комплекс играет ключевую роль в инициации репликации на oriС. Оба фермента обеспечивают сопряженное функциони-рование двух репликативных вилок, движущихся в противоположные стороны; хеликаза начинает расплетать дуплекс ДНК, праймаза синтезирует первые затравки. В сформиро-ванном праймирующем комплексе присутствие белка Dna А не требуется, и он после освобождения из комплекса может быть повторно использован для репликации на другом оriС.
Сложный комплекс белков, осуществляющий инициацию репликации, получил название
праймосомы. Праймосома в свою очередь является компонентом еще более сложного комплекса — реплисомы, осуществляющей процесс полной репликации. Завершающим этапом сборки реплисомы является взаимодействие праймосомы с ДНК-полимеразой III.
Для продолжения синтеза ДНК необходимо участие еще двух белков, двигающихся впе-реди репликативной вилки и выполняющих функцию геликаз - геликазы II и белка rep.
Этапы инициации репликации ДНК E. coli.1 – белок dna A формирует тетрамеры, связывающиеся со специфическими сайтами из 9 пар нуклеотидов в пределах локуса ori C; 2 – тетрамеры dna A образуют комплекс, индуцирующий плавление ДНК
Терминация репликации происходит тогда, когда встречаются две репликативные вилки при удвоении кольцевых молекул ДНК. Непрерывный рост лидирующей и отстающей цепей приводит к совмещению 3′ и 5′-концов одной цепи, либо в точке начала репликации (однонаправленная репликация, либо – при двунапраленной репликации – в середине кольца). Кольца в местах встречи соединяются лигазой, при этом они оказываются попарно сцепленными, т.е. образуется катенан.
