Ферменты репликативного комплекса

ДНК-лигазы соединяют нити ДНК при репликации, репарации и рекомбинации. Все известные лигазы способны образовывать фосфодиэфрные мостики между 5'-фосфорильной и З'-гидроксильной группами соседних дезоксинуклеотидов в местах разрывов ДНК. Лучше всего описана ДНК-лигаза, индуцируемая в Е, соliпосле заражения клетки фагом Т4 (Т4-лигаза). Она уникальна по своей способности соединять двунитевые фрагменты ДНК по концам разрыва. Физиологическая роль этой реакции неизвестна, но практическое ее значение в манипуляциях с рекомбинантной ДНК неоценимо.

ДНК-лигазы некоторых бактерий, бактериофагов и млекопитающих выделены и их структура и механизм каталитической активности установлены. ДНК-лигазы Е.coli, Т4 и Т7- это одиночные полипептидные цепи, а тонкая структура ДНК-лигаз млекопитающих неизвестна. Для образования фосфодиэфирных связей между соответствующими концами нуклеотидных цепей лигазы используют энергию гидролиза либо АТР, либо его производного - никотинамид-адениндинуклеотида Реакция протекает в несколько этапов, как это показано на рис…. Аде-нилильная единица переносится на Е-аминогруппу лизинового остатка лигазы с одновременным высвобождением никотинамид мононуклеотида или неорганического фосфата соответственно; затем аденилильная группа переносится от белка на 5'-фосфорильную группу концевого остатка цепи ДНК с образованием пирофосфосфатного производного, аденилил-ДНК и замешается З'-гидроксильной группой прилегающего конца ДНК. В результате этих реакций происходит образование фосфодиэфирных связей в цепи ДНК за счет энергии гидролиза пирофосфосфатной связи NАD+ или АТР. Для образования фосфодиэфирной связи во всех случаях, кроме лигазы фага Т4, должно произойти соединение нуклеотида, содержащего акцепторную З'-гидроксильную группу, с соседним нуклеотидом, несущим активированную 5'-фосфатную группу. ДНК-лигазы Е. соliи фага Т4 могут соединять концы двух разных дуплексных фрагментов или разорванные концы цепей линейной или кольцевой ДНК. Таким образом, С помощью ДНК-лигаз могут образовываться и линейные, и кольцевые дуплексные молекулы ДНК.

Рис…. Схема работы ДНК-лигазы

У эукариот описано несколько лигаз. Лигаза I необходима для сшивания фрагментов Оказаки и некоторых репарационных реакций, ее уровень коррелирует с пролиферативной активностью, она колокализуется в «фокусах репликации» и соочищается вместе с высокомолекулярным репликативным комплексом. Лигаза II появляется как продукт деградации лигазы III, а лигаза III имеет несколько изоформ, вовлеченных в процессы репарации и рекомбинации. Недавно описана лигаза IV, которая необходима для V(D)J рекомбинации и негомологичного соединения концов ДНК.