Процес реплікації в еукаріотів



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Процес реплікації в еукаріотів



Живі організми протягом S-фази клітинного циклу, що передує поділу клітини, подвоюють вміст ДНК таким чином, що кожна дочірня клітина після поділу отримує набір хромосом, ідентичний батьківській клітині. Процес подвоєння хромосом називають реплікацією(редуплікацією).
Хромосома містить одну безперервну дволанцюгову молекулу ДНК. При реплікації кожний ланцюг батьківської дволанцюгової ДНК служить матрицею для синтезу нового комплементарного ланцюга. Новостворена подвійна спіраль має один вихідний (батьківський) і один знов синтезований (дочірній) ланцюг. Такий механізм подвоєння ДНК одержав назву "напівконсервативна реплікація" (рис.12).

Рис. 12. Напівконсервативна реплікація молекули ДНК

Первинна структура дочірнього ланцюга визначається первинною структурою батьківського ланцюга, тому що в основі його утворення лежить принцип комплементарності основ (G ≡ С,

А = Т).

Ферменти та білки, що беруть участь у реплікації, повинні працювати швидко і точно. Ці умови виконуються з допомогою особливого мультиферментного комплексу.
Реплікацію можна розділити на 4 етапи: утворення реплікативної вилки (ініціація), синтез нових ланцюгів (елонгація), виключення праймерів, завершення синтезу двох дочірніх ланцюгів ДНК (термінація).

1). Ініціація реплікації.Синтез ДНК еукаріотів відбувається в S-фазу клітинного циклу. Ініціацію реплікації регулюють специфічні сигнальні білкові молекули - фактори росту. Останні зв'язуються рецепторами мембран клітин, які передають сигнал, що спонукає клітину до початку реплікації. Синтез нових одноланцюгових молекул ДНК може відбутися тільки при розходженні батьківських ланцюгів. У певному сайті (точка початку реплікації) відбувається локальна денатурація ДНК, ланцюги розходяться з утворенням двох реплікативних вилок, що рухаються в протилежних напрямках. В утворенні реплікативної вилки бере участь низка білків і ферментів. Так, сімейство ДНК-топоізомераз (I, II і III), володіючи нуклеазною активністю, бере участь у регуляції суперспіралізації ДНК. Наприклад, ДНК-топоізомераза I розриває фосфоефірний зв'язок в одному з ланцюгів подвійної спіралі і ковалентно приєднується до 5'-кінця в точці розриву (рис. 13).

Рис. 13.- Участь ДНК-топоізомерази I в утворенні реплікативної вилки. 1 - фермент розщеплює один ланцюг ДНК; між залишком тирозину молекули фермента та фосфорним залишком ланцюгу утворюється ковалентний зв'язок; 2 - відбувається локальне розкручування подвійної спіралі за участю ДНК-хелікази; ДНК-топоізомераза I відновлює фосфодиефірний зв'язок

По закінченні формування реплікативної вилки фермент ліквідує розрив в ланцюзі і відділяється від ДНК. Розрив водневих зв'язків у дволанцюжковій ДНК здійснює ДНК-хеліказа. Фермент ДНК-хеліказа використовує енергію АТФ для розплетення подвійної спіралі ДНК. У результаті відбувається розкручування ділянки суперспірализованої молекули ДНК. У підтримці цієї ділянки в розкрученому стані беруть участь SSB-білки (від англ.. single strand binding proteins), тобто білки, що зв'язуються з одно ланцюговими нитками ДНК). SSB-білки, не закриваючи азотистих основ, зв'язуються з одноланцюговою ДНК по всій довжині розділених ланцюгів, і таким чином запобігають їх комплементарному скручуванню та утворенню "шпильок".

Елонгація

Реплікація ДНК здійснюється ДНК-залежними ДНК-полімеразами (рис. 14). Субстратами та джерелами енергії для синтезу продукту служать 4 макроергічні сполуки - дезоксирибонуклеозидтрифосфати дАТФ, дГТФ, дЦТФ і дТТФ, для активації яких необхідні іони магнію. Нейтралізуючи негативний заряд нуклеотидів, вони підвищують їх реакційну здатність. Ферменти проявляють каталітичну активність тільки в присутності попередньо розкрученої матричної дволанцюжкової ДНК. Синтез ланцюгів ДНК відбувається в напрямку 5'→3' зростаючого ланцюга, тобто черговий нуклеотид приєднується до вільного 3'-кінця попереднього нуклеотидного залишку. Синтезуємий ланцюг завжди антипаралельний матричному ланцюгу. Під час реплікації утворюються два дочірні ланцюги, що представляють собою копії матричних ланцюгів.

У синтезі еукаріотичних ДНК беруть участь п’ять ДНК-полімераз (α, β, γ, δ, ε). ДНК-полімерази розрізняють за числом субодиниць, молекулярною масою, асоціації з різними допоміжними білками, що прискорюють процес біосинтезу ДНК, і функціональним призначенням. ДНК-полімерази α (альфа), β (бета), δ (дельта), ε (епсилон) беруть участь у синтезі ДНК в ядрі клітин, ДНК-полімераза γ (гамма) - у реплікації мітохондріальної ДНК.


Рис. 14. – Процес реплікації

ДНК-полімерази β, δ, ε не можуть ініціювати утворення дочірніх ланцюгів, так як не мають спорідненості до поодинокої нитки ДНК. Ініціює реплікацію ДНК-полімераза α, комплементарна певному сайту одноланцюгової ДНК. Приєднуючись до нього, ДНК-полімераза α синтезує невеликий фрагмент РНК - праймер, що складається з 8-10 рибонуклеотидів. ДНК-полімераза α складається з чотирьох субодиниць. Кожна з субодиниць ферменту виконує певну функцію: "впізнавання" сайту реплікації, синтез праймера (8-10 рибонуклеотидів), синтез фрагмента ланцюга ДНК (близько 50 дезоксирибонуклеотидів). Таким чином, ДНК-полімераза α синтезує олігонуклеотид, що містить приблизно 60 нуклеотидних залишків: перші 8-10 представлені рибонуклеотидами (праймер), а решта - дезоксирибонуклеотидами.
ДНК-полімераза δ

Олігонуклеотид, синтезований ДНК-полімеразою α, утворює невеликий дволанцюговий фрагмент з матрицею, що дозволяє приєднатися ДНК-полімеразі δ і продовжити синтез ланцюга в напрямку від 5'- до 3'-кінця по ходу розкручування реплікативної вилки.
ДНК-полімераза δ послідовно нарощує ланцюг, крок за кроком приєднуючи до нього відповідні дезоксинуклеотиди. Вибір ДНК-полімеразою δ чергового нуклеотиду визначається матрицею. Включення дезоксирибонуклеозидмонофосфатів в зростаючий ланцюг ДНК супроводжується гідролізом макроергічних зв'язків відповідних нуклеозидтрифосфатів і відщепленням пірофосфату (Н4Р2О7). Енергія макроергічних зв'язків витрачається на утворення 3' -5'-фосфодиефірного зв'язку між останнім нуклеотидом зростаючого ланцюга ДНК і нуклеотидом, що приєднується. Включення нуклеотиду в ланцюг ДНК неможливий без попереднього зв'язування азотистої основи водневими зв'язками з комплементарним нуклеотидом матричного ланцюга. ДНК-полімерази (α, β, γ, δ, ε) можуть синтезувати нуклеотидний ланцюг лише в напрямку 5'→3', матричний ланцюг завжди прочитується в напрямку 3'→5'.
У кожній реплікативній вилці йде одночасно синтез двох нових (дочірніх) ланцюгів. Напрямок синтезу ланцюга ДНК збігається з напрямком руху реплікативної вилки лише для однієї із знову синтезованих ланцюгів (лідируючий ланцюг). На другому матричному ланцюзі синтез дочірньої ДНК здійснюється двома ферментами: ДНК-полімеразою α і ДНК-полімеразою ε в напрямку 5'→3', але проти руху реплікативної вилки. Тому синтезується другий ланцюг переривчасто, короткими фрагментами, які називають "фрагменти Оказакі". Дочірній ланцюг ДНК, синтез якого відбувається фрагментами, називають відстаючим ланцюгом. Кожен фрагмент Оказакі, приблизно 100 нуклеотидних залишків, містить праймер. Праймери видаляє ДНК-полімераза β, поступово відщеплюючи з 3'-кінця фрагмента по одному рибонуклеотиду. До ОН-групи на 3'-кінці попереднього фрагмента ДНК-полімераза β приєднує дезоксирибонуклеотиди в кількості, що дорівнюють витісненому праймеру і таким чином заповнює прогалину, яка виникає при видаленні рибонуклеотидів. Фермент ДНК-лігаза каталізує утворення фосфодиефірного зв'язку між 3'-ОН-групою дезоксирибози одного фрагмента ланцюга ДНК і 5'-фосфатом наступного фрагмента. Реакція триває з витратою енергії АТФ. Таким чином, з безлічі фрагментів Оказакі утворюється безперервний ланцюг ДНК.

Оріджини реплікації

ДНК хромосоми людини містить приблизно 150 млн. пар нуклеотидів. Реплікація такої великої молекули зі швидкістю 50 нуклеотидів за хвилину йшла б приблизно 800 годин. Тому ініціація синтезу ДНК відбувається в декількох сайтах хромосоми, які називають сайтами ініціації реплікації, або оріджинами (від англ. origin - походження) реплікації (рис. 15).

Рис. 15. - Утворення двох реплікативних вилок, що переміщуються в протилежних напрямках від оріджина

Термін "сайт" використовують для позначення будь-якої ділянки геному. Оріджини реплікації мають певну нуклеотидну послідовність. Послідовність ДНК, обмежена двома оріджинами реплікації, називається одиницею реплікації, або репліконом. На оріджинах за участю ДНК-топоізомерази I ініціюється двонаправлена реплікація. Утворюються дві реплікативні вилки, що переміщаються в протилежних напрямках доти, поки не зустрінуться з наступним репліконом, тобто реплікація припиняється, коли зустрічаються дві реплікативні вилки.

Метилювання ДНК

Після завершення реплікації відбувається метилювання нуклеотидних залишків новостворених ланцюгів ДНК. Метильні групи приєднуються до всіх залишків аденіну в послідовності -GATC-, при цьому утворюється N6-метиладенін, а також можливе метилювання цитозину в послідовності -GC- та утворення N5-метилцитозину. Кількість метильованих основ дорівнює приблизно 1-8%. Модифікація відбувається за участю ферментів, що використовують в якості джерела метильных груп S-аденозилметіонин (SAM). Приєднання метильних груп до залишків аденіну і цитозіну не порушує комплементарності ланцюгів (рис. 16).

Наявність метильних груп в ланцюгах ДНК є необхідним для формування структури хромосом, а також для регуляції транскрипції генів. Протягом нетривалого часу в молекулі ДНК послідовності -GATC- метильовані за аденіном тільки в матричному, не в новому ланцюзі. Ця відмінність використовується ферментами репарації для виправлення помилок, які можуть виникати при реплікації.

 

Рис. 16.- Метилювання залишків аденину в послідовності -GATC-. Протягом декількох хвилин після реплікацції, поки не відбулося метилювання, новий ланцюг ДНК відрізняється від матричного ланцюга

3) Термінація
На кожному 3'- і 5'-кінці ланцюгів ДНК хромосоми в більшості еукаріотів наявна специфічна нуклеотидна послідовність. Вона представлена численними (сотні або навіть тисячі разів) повторами -GGGTTA-олігонуклеотидів -теломірною послідовністю, або теломірною ДНК.

 

Рис. 17. Схема розміщення теломер на хромосомі

Наявність теломір необхідне для завершення реплікації кінцевих інформативних послідовностей хромосом, тобто для збереження генетичної інформації. У теломерних хромосомних ділянках ДНК разом із білками, що специфічно зв'язуються з теломерними ДНК-повторами, утворюється нуклеопротеїдний комплекс - конститутивний (структурний) теломерний гетерохроматин. Теломерні повтори - досить консервативні послідовності. Наприклад, повтори всіх хребетних складаються з шести нуклеотидів TTAGGG, водоростей – ТТТТАGGG, грибів (нейроспора) – ТТАGGG, повтори всіх комах - TTAGG, повтори більшості рослин – TTTAGGG, найпростіших – ТТТТGGGG; вони повторюються десятки тисяч разів. Наприклад, у новонародженої людини довжина теломер може досягати 10 тисяч пар основ. Вчені з англійського університету Кардіффа встановили, що критична довжина людської теломери, за якої хромосоми починають з'єднуватися одна з одною, становить 12,8 теломерних повторів.

Група білків формує навколо теломери шелтерін комплекс (англ. shelterin). У людини shelterin комплекс складається з шести різних білків: TRF1, TRF2, RAP1, TIN2, TPP1 та POT1.

Під час кожного циклу реплікації (самоподвоєння в S-період інтерфази клітинного циклу) процес подвоєння відстаючого ланцюгу ДНК починається з синтезу коротких РНК-праймерів, або затравок (на рис. 18б показані хвилястими лініями), з 3-кінця яких синтезуються короткі відрізки ДНК (фрагменти Оказакі) (пряма лінія зі стрілкою, рис.18б). Останні з них синтезуються, використовуючи в якості праймерів 3-кінці фрагментів Оказакі. Далі відрізки РНК видаляються, їхнє місце заповнюють відсинтезовані фрагменти Оказакі (пряма лінія на рис. 18б). Оскільки для крайнього фрагмента немає праймера, що пов’язано із нездатністю ДНК-полімерази ІІІ будувати новий ланцюг знову, а лише приєднувати нуклеотиди до готового ланцюга – праймера або затравки з вільною 3'-гідроксильною групою, знов синтезований запізнілий ланцюг вкорочуються на довжину РНК-праймера (рис.18в).

Видалення РНК-праймера Зшивання фрагментів Оказакі
Реплікація ДНК

Рис. 18. Схема недореплікації кінцевої частини молекули ДНК

У результаті, після кожного циклу реплікації молекула ДНК має становитися коротшою: один із чотирьох ланцюгів вкорочується на 8-12 пар нуклеотидів. Це відбувається тому, що ДНК-полімераза β, відповідальна за заповнення прогалини, утвореної після видалення праймера, не може вести синтез ланцюга ДНК від 3'- до 5'-кінця (рис. 17, А). Таким чином, під час кожного циклу реплікації 5'-кінці синтезованих ланцюгів коротшають. Але такі втрати не представляють небезпеки для генетичної інформації хромосом, тому що вкорочення ДНК йде за рахунок теломер. Під час наступного циклу реплікації 5'-кінці ланцюгів ДНК знову залишаються недобудованими.

 

Рис. 19.- Синтез теломерної ДНК. А - на рисунку показано вкорочення знов синтезованих ланцюгів ДНК після видалення праймерів; Б – до складу теломерази входить коротка молекула РНК, що містить в активному центрі послідовність нуклеотидів, комплементарну теломірному повтору; 1 - фермент прикріплюється за рахунок взаємодії РНК з існуючою теломерою та додає послідовно по одному нуклеотиду фрагмент -GGGTTA-. Матрицею служить простетична група теломерази - фрагмент РНК; 2 - фермент пересувається по нитці ДНК таким чином, що РНК-матриця в складі теломерази постійно комплементарно пов’язана з кінцем знов синтезованого теломерного повтора. Знов синтезована теломерна ДНК служить матрицею для подовження другого ланцюга ДНК, але вже в ході наступного цикла клітинного поділу. Теломерний повтор на рисунку взятий у квадратні скобки -[GGGTTA]-

Вкорочення теломер у більшості клітин по мірі їхнього старіння - важливий чинник, що визначає тривалість життя організму. Проте в ембріональних та інших клітинах, що інтенсивно діляться, втрати кінців хромосом неприпустимі, тому що вкорочення ДНК буде відбуватися дуже швидко. В еукаріотичних клітинах є фермент теломераза (термінальна кінцева нуклеотидилтрансфераза), яка забезпечує відновлення недореплікованих 5'-кінців. Особливістю цього ферменту є присутність РНК в якості простетичної групи. Фрагмент РНК в активному центрі теломерази служить матрицею при синтезі теломерних повторів хромосом.
За допомогою РНК фермент комплементарно прикріплюється до 3'-кінця недобудованого дочірнього ланцюга ДНК. Теломераза за принципом комплементарності послідовно подовжує 3'-кінець ланцюга ДНК на один гексануклеотид -GGGTTA-. Синтез завжди йде від 5'- до 3'-кінця. Надалі теломераза зсувається по ланцюгу ДНК на один теломер і починає синтез нового фрагмента -GGGTTA- (рис. 19, Б).

В більшості соматичних клітин теломераза неактивна, оскільки соматична клітина має довжину теломірної ДНК, достатню для часу життя клітини та її потомства. Однак невелику активність теломерази виявляють у клітинах з високою швидкістю оновлення, таких як лімфоцити, стовбурові клітини кісткового мозку, клітини епітелію, епідермісу шкіри та інших.

Якщо клітина не має спеціальних механізмів, що компенсують втрату нуклеотидів із кожного кінця нитки ДНК, хромосома почне скорочуватися: спочатку мають зникнути теломерні райони, потім найближчі до них гени і т.д., що врешті-решт спричинить загибель клітини. Цей феномен носить назву кінцева недорепликація - один із найважливіших чинників біологічного старіння. Перші дослідники цього процесу - Джеймс Ватсон і Олексій Оловніков - назвали його «проблемою реплікації кінців» (англ. End replication problem). Першим на проблему «кінцевої недореплікаціі ДНК» звернув увагу О.М. Оловніков в 1971 році. Він висловив гіпотезу про те, що втрата кінцевих послідовностей ДНК внаслідок їх недореплікаціі веде до старіння клітини. Передбачалося, що процес укорочення теломер є тим годинниковим механізмом, який визначає реплікативний потенціал «смертної» клітини, і коли довжина теломер стає загрозливо короткою, цей механізм запобігає подальшому поділу клітини (ліміт Хейфліка). О.М.Оловніков припустив також, що в нестаріючих клітинах ( до них, крім ракових, відносяться зародкові, стовбурові, генеративні клітини) повинна існувати спеціалізована ферментативна система, яка контролює і підтримує довжину теломерної ДНК. Пізніше його припущення підтвердилось відкриттям ферменту теломерази.

Під час поділу клітина мала б втрачати маленьку ділянку ДНК (50-100 пар основ) на кінці своїх хромосом. Тим не менше, внаслідок цього явища теломери повинні зменшуватися дуже повільно - по кілька (3-6) нуклеотидів за клітинний цикл. Отже, за кількість поділів, що відповідає межі Хейфліка, вони вкоротяться всього на 150-300 нуклеотидів. Нині запропонована епігенетична теорія старіння, яка припускає, що ерозія теломер прискорюється у десятки і сотні разів унаслідок рекомбінацій в їхній ДНК, спричинених функціонуванням клітинних систем репарації (відновлення структури) ДНК. Активність даних систем ініціюється пошкодженням ДНК, обумовлених насамперед мобільними елементами геному, які стають активними з віком, що і зумовлює старіння як біологічний феномен. Скорочення теломер є причиною межі Гейфліка поділу соматичних клітин, важливої для подолання раку. У 90-х роках 20 сторіччя було з'ясовано, що при деяких пухлинах збільшена активність теломерази,теломери не вкорочуються і клітини не досягають межі Хейфліка, в них не відбувається апоптоз і розвивається пухлина.

Теломеразаза допомогою власної РНК-матриці добудовує теломерні повтори і подовжує теломери. У більшості диференційованих клітин теломераза заблокована, однак активна в стовбурових і статевих клітинах. За відкриття механізмів захисту хромосом від кінцевої недорепликації за допомогою теломер і теломерази в 2009 році Нобелівську премію з фізіології і медицини одержали американка австралійського походження Елізабет Блекберн (Elizabeth Blackburn), американці Керол Грейдер (Carol Greider) і Джек Шостак (Jack Szostack).


Клітинний цикл та його регуляція

Перш ніж зробити поділ, клітина повинна з високою точністю скопіювати свій геном, синтезувати безліч високо - і низькомолекулярних сполук. Сукупність подій, що забезпечують поділ еукаріотичних клітин, називають клітинним циклом. Тривалість клітинного циклу залежить від типу клітин, що діляться. У дорослої людини вона може коливатися приблизно від 8 годин і більше, а для деяких типів клітин - до року і більше.

Всі фази клітинного циклу (G1, S, G2, M) можуть відрізнятися за тривалістю, особливо це стосується фази G1, тривалість якої може дорівнювати практично нулю або ця фаза може бути настільки тривалою, що може здаватися, ніби клітини взагалі припинили поділ. У цьому випадку говорять, що клітини знаходяться у стані спокою (фаза G0). Так, нейрони дорослої людини не діляться взагалі. Клітини епітелію кишечнику діляться протягом всього життя людини, але навіть у цих швидкопроліферуючих клітин підготовка до поділу займає 24 години. Клітини легенів, нирок, печінки у дорослому організмі починають ділитися лише у відповідь на ушкодження органів.

Зовнішні сигнали можуть стимулювати або інгібірувати проходження клітини через цей цикл. Проліферативні сигнали дуже різноманітні, вони залежать від типу клітини, стадії розвитку та інших факторів. Такими сигналами можуть бути фактори росту, інтерлейкіни, гормони, здатні підтримувати або індукувати проліферацію певних типів клітин. Сигнальні молекули зв'язуються зі специфічними мембранними рецепторами, активують внутрішньоклітинні шляхи передачі сигналів від рецептора до ядра і, таким чином, індукують транскрипцію певних генів. Одними з перших активуються гени, що кодують білки цикліни. Білки були названі циклінами, оскільки їхня концентрація в клітині періодично змінюється під час проходження клітиною різних фаз клітинного циклу.

Всі цикліни поділяються на 2 підродини: G1-цикліни (D, Е) та мітотичні цикліни (А і В) (табл..1). Будь-який із циклінів представлений групою поліморфних білків, наприклад циклін D представлений формами Dl, D2, D3. У кожного типу циклінів є гомологічна ділянка із 100 амінокислотних залишків - "цикліновий бокс", що відповідає за зв'язування з циклінзалежною кіназою (від англ. CDK - cyclin-dependent kinases). У клітинах еукаріотів існує приблизно вісім різних CDК (CDK1-8), що активуються різними циклінами.
Циклінзалежні кінази, зв'язуючи циклін, переходять в активну форму і можуть фосфорилювати специфічні білки, наприклад фактори транскрипції, білки-інгібітори факторів транскрипції, які регулюють синтез ферментів, що забезпечують реплікацію. Синтез кожного цикліну починається при підготовці до відповідної фази клітинного циклу, його концентрація в клітині підвищується, а після закінчення фази різко падає до нуля. Комплекси циклінів і CDK , що завершили свою роботу, зв'язуються специфічними білками, що інгібірують їх активність, і потім піддаються руйнуванню.

Таблиця 1. Цикліни та циклінзалежні кинази, що регулюють хід клітинного циклу

Циклін Киназа Функція
D,E CDK4, CDK6 Регулює перехід клітини з G1-фази в S-фазу
А CDK2 Активує синтез ДНК на початковій стадії S-фази
В CDK1 Регулює перехід клітини з G2-фази в М-фазу

 

6.Відмінності реплікації в еукаріотів та прокаріотів:

1) Відмінності реплікації у еукаріотів пов'язані з нуклеосомною будовою хромосом. ДНК намотується на частинки нуклеосом, міжнуклеосомні фрагменти ДНК включають приблизно 200 нуклеотидів. Тому фрагменти Оказакі в еукаріотів коротше, ніж у прокаріотів, і становлять 100-200 нуклеотидів. У зв'язку з нуклеосомною будовою меншою є швидкість синтезу ДНК (50-100 нуклеотидів за секунду). Нуклеосоми перед реплікацією розпадаються і формуються заново на нових ланцюгах на відстані 200-400 нуклеотидів від реплікативної вилки. Реплікація йде в двох взаємопротилежних напрямках з безліччю репліконів. В еукаріотів не один реплікон, як у прокаріотів, а безліч: у дріжджів – 500, у ссавців – 20-30 тис.

1) Тривалість клітинного циклу в еукаріотів варіює від 10 хвилин до 200 годин. Тому і тривалість реплікації еукаріотів довше, ніж у прокаріотів.

2) Роль точок ініціації реплікації еукаріотів виконують послідовності нуклеотидів (ARS), що автономно реплікуються, відкриті в 1980 році у дріжджів, а потім виявлені у багатьох вищих організмів. З цими послідовностями зв'язуються спеціальні білки, які ініціюють процес реплікації.
3) Розміри репліконів еукаріотів є значно меншими, ніж у прокаріотів, хоча в межах геному одного виду вони можуть варіювати суттєво:

Організми кількість репліконів Середня довжина репліконів (тпн) швидкість руху вилки реплікації (тпн/мин)
Бактерії 50,0
Дріжджі 3,6
Дрозофіла 2,6
Жаба 0,5
Миша 2,2
Рослини немає даних

4) У клітинах прокаріотів фрагменти Оказакі синтезуються довжиною від 1000 до 2000 нуклеотидів. У еукаріотів вони значно коротше – від 100 до 200 нуклеотидів.

5) Швидкість синтезу ДНК у прокаріотів у місці реплікаційної вилки (1000 уклеотидів/секунду) є на порядок вищою, ніж в еукаріот (близько 100 нуклеотидів/секунду). Високу швидкість реплікації забезпечують зазначені вище ферменти – геліказа, топоізомераза, дестабілізуючі білки, ДНК-полімераза, РНК-праймаза, ДНК-лигаза та інші, що спільно діють в області реплікативної вилки (рис. 9). Менша швидкість реплікативного синтезу в еукаріотів пояснюється більшим ступенем конденсації (упаковки) ДНК в хромосомах, а також більш складною і ретельною «перевіркою» правильності синтезованого дочірнього ланцюга спеціальними репаруючими системами.

Таким чином, реплікація ДНК є складним процесом, що полігенно контролюється, в якому бере участь велика кількість ферментів. ДНК-геліказа розплітає подвійну спіраль, розділяючи її полінуклеотидні ланцюги. Дестабілізуючі білки випрямляють ділянку ланцюга ДНК і запобігають відновленню подвійної спіралі. ДНК-топоізомераза розриває фосфодиефірний зв'язок в одному з полінуклеотидних ланцюгів ДНК, знімаючи напругу, що спричинюється розплетенням спіралі та розгортанням ланцюгів в репликаційній вилці. РНК-праймаза синтезує РНК-затравки для дочірнього лідируючого ланцюга і для кожного фрагмента Оказакі дочірнього відстаючого ланцюга. ДНК-лігаза зшиває фрагменти Оказакі після видалення РНК-затравки. Активність цих ферментів залежить від багатьох факторів. Це дозволяє клітині при необхідності регулювати швидкість реплікації ДНК.



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.192.254.246 (0.014 с.)