Элонгация. Репликация — процесс удвоения ДНК

БИОСИНТЕЗ ДНК

Репликация — процесс удвоения ДНК.

Принципы репликации: 1)комплементарность; 2)антипараллельность; 3)однонаправленность 5^/ ¾¾® 3^/; 4)потребность в праймере (затравке); 5)прерывистость; 6)полуконсервативность.

Ферменты и белки, участвующие в репликации (их > 40), объединены в единый комплекс — реплисому.

Хеликаза — раскручивает двойную спираль ДНК в репликационной вилке.

Топоизомераза — снимает напряжение, возникающее в репликационной вилке, и предотвращает обратное скручивание цепей.

Праймаза — синтезирует праймеры. Праймаза является РНК-полимеразой, поэтому образующиеся праймеры представляют собой олигорибонуклеотиды (8-10 н.о. + 50 дезоксирибонуклеотидов).

ДНК-полимераза — главный фермент процесса.

Требуется:

1.матрица

2.праймер

3.субстраты (активированные нуклеотиды — дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ)

4.ионы магния (кофактор).

· Для образования фосфодиэфирной связи используется энергия макроэргического субстрата.

· Большинство ДНК-полимераз обладают способностью исправлять ошибки, допущенные при синтезе, путем отщепления неправильно присоединенного нуклеотида и замены его на нужный.

Типы ДНК-полимераз:

· α (праймазная активность, синтезирует отстающую цепь) - афидиколин,

· β (репаративная),

· γ (митохондриальная),

· δ (восокопроцессивная, поддерживается специальным белком, называемым антигеном ядер пролиферирующих клеток (PCNA), синтезирует лидирующую цепь),

· ε (функция точно не установлена).

Одна из дочерних цепей синтезируется прерывисто, образуются фрагменты Оказаки. Впоследствии праймеры из дочерней цепи удаляются, на их месте достраивается ДНК.

ДНК-лигаза — сшивает фрагменты, образующиеся после удаления праймеров и достройки ДНК.

После окончания репликации ДНК подвергается метилированию (защита от нуклеаз). Одновременно с репликацией идет синтез гистонов.

Этапы:

Инициация

Локальная денатурация белка (ДНК-топоизомераза 1 разрывает эфирную связь и ковалентно присоединяется к 5'-концу в точке разрыва). Хеликаза.

Расплетение 2-ой цепи. По окончанию формирования репликативной вилки фермент лиувидирует разрыв в цепи и отделяется от ДНК. RPA – replication protein A, поддерживает участок ДНК в раскрученном состоянии.

Инициация начинается одновременно на нескольких сайтах – ориджинах. На них двунаправленная репликация. Вилки расплетаются до столкновения с друними репликонами.

Элонгация

Одна из цепей матричной ДНК, названная отстающей цепью, временно образует петли вокруг реплисомы так, что димер ДНК-полимеразы получает возможность перемещаться по обеим цепям в одном 3' à 5 ' направлении одновременно на короткое расстояние. Мономер ДНК-полимеразы, копирующий эту цепь обладает низкой процессивностью и через небольшой промежуток времени, синтезировав короткий отрезок ДНК, покидает матричную отстающую цепь. Эти короткие (до 1000 пар нуклеотидов) отрезки ДНК, образующиеся на отстающей цепи, получили название фрагментов Оказаки.

Матричную цепь, которая копируется без перерывов, назвали ведущей цепью. Так как репликативная вилка довольно быстро продвигается по матрице. Вновь синтезируемые дочерние цепи и родительские цепи матрицы сразу формируют двойные спирали ДНК.

РНКаза Η1 удаляет праймеры. Бреши заполняет β-ДНК-полимераза на лидирующей и ДНК-лигаза на отстающей цепях.