Основы молекулярной биологии - В.И. Резяпкин 2009

Репликация
Механизм репликации у E.сoli

В клетках E.coli присутствуют три ДНК-полимеразы. Охарактеризуем их.

ДНК-полимераза I

На одной полипептидной цепи ДНК-полимеразы I находятся 2 активных центра:

а) 1-ый Активный центр ответственен за полимеразную и 3’→5’-экзонуклеазную активности. Последняя обеспечивает удаление ошибочно встроенных нуклеотидов;

b) 2-ый активный центр ответственен за 5’→3’-экзонуклеазную активность. Эта активность необходима для удаления РНК-затравки в процессе репликации.

ДНК-полимераза II

Этот фермент обладает полимеразной и 3’→5’-экзонуклеазной активностями, предпочтительнее работает на двухцепочечных ДНК с брешами (рис. 2.9). ДНК-полимераза II участвует в репарации ДНК.

Рис. 2.9. ДНК-полимераза II предпочтительнее работает на двухцепочечных

ДНК с брешами

ДНК-полимераза III

Этот фермент обладает полимеразной и 3’→5’-экзонуклеазной активностями, состоит из десяти типов субъединиц. Его основное назначение - Репликация ДНК. Скорость синтеза - 500 нуклеотидов в секунду

Хромосома E.coli имеет одну точку начала репликации (oriC), ее - размер 258 н.п. Белок Dna А узнает OriC и инициацирует репликацию. В результате АТФ-зависимая хеликаза начинает расплетать дуплекс ДНК (рис. 2.10). Топоизомераза, располагаясь впереди по ходу движения репликативной вилки, снимает напряжение, возникаюшее в результате расплетения двойной спирали в ДНК. С образующимися одноцепочечными участками ДНК связывается SSB-белок (рис. 2.10). Праймаза осуществляет синтез затравки (рис. 2.10, 2.11), которая необходима для проявления активности ДНК-полимеразы. Затем в работу включается ДНК-полимераза III, которая последовательно присоединяет Нуклеотиды к 3’-концу полинуклетидной цепи (рис. 2.10). Поскольку Синтез ДНК осуществляется в направлении 5’→3’, одна цепь (ведущая) синтезируется непрерывно (рис. 2.11), вторая фрагментами (отстающая цепь) по 1000 - 2000 нуклеотидов (фрагменты Оказаки). По окончанию синтеза фрагмента Оказаки ДНК-полимераза I за счет 5’→3’- экзонуклеазной активности удаляет затравку и заменяет ее ДНК. После действия этого фермента между фрагментами Оказаки остается разрыв, который сшивает ДНК-лигаза (рис.2.10, 2.11).

Рис. 2.10. Кооперативное действие белков в репликационной вилке

Рис. 11. Синтез цепей ДНК в процессе репликации

Терминация репликации происходит после удвоения кольцевой молекулы ДНК.