Механизм репликации ДНК и сборка нуклеосомы (часть 1)
Механизм репликации ДНК. Молекула ДНК реплицируется полуконсервативно, при этом каждая из цепей в молекуле ДНК служит матрицей для синтеза новой комплементарной цепи. В результате образуются две молекулы двуцепочечной ДНК, каждая из которых состоит из одной старой и одной новой цепи ДНК (рис. 5.8).
Свойства новосинтезированного дуплекса ДНК — состав и последовательность оснований - те же, что и у той ДНК, которая служила матрицей. Удвоение ДНК осуществляется при помощи репликационной вилки, движущейся вдоль молекулы ДНК. Поскольку две цепи ДНК антипараллельны, можно было бы предполагать, что для образования двух нитей нужны два различных механизма: один — для роста цепи в 5'→3'- направлении, а другой — для роста в 3'→5'-направлении. Однако это не гак. Обе дочерние нити растут в направлении 5'→3', и это подтверждает наблюдение, согласно которому все известные ДНК-полимеразы удлиняют полинуклеотидные цепи только с 3'-окси-конца.
Оказаки предложил объяснение репликации обеих нитей ДНК: он предположил, что синтез обеих цепей обеспечивается одним и тем же механизмом, однако одна из цепей образуется в обратном направлении в виде коротких фрагментов, которые соединяются затем ДНК-лигазой — ферментом, способным катализировать образование фосфодиэфирной связи между свободным 5'-фосфатным концом одного полинуклеотида и свободной 3'-ОН-группой соседнего полинуклеотида. В результате синтез ядерной ДНК происходит непрерывно на направленной вперед ветви репликационной вилки - и ступенчато — на направленной назад ветви (рис. 5.9).
В клетках эукариот ДНК-полимераза-α — единственный фермент, ответственный за репликацию ядерной ДНК, и его активность хорошо коррелирует с репликацией клеточной ДНК. За репликацию митохондриальной ДНК отвечает ДНК-полимераза-γ, однако в противоположность репликации ядерной ДНК при репликации митохондриальной ДНК не находят коротких фрагментов - предшественников ДНК. Митохондриальная ДНК образуется непрерывно в виде длинной молекулы ДНК.
Наряду с собственно полимеразой в процессе удвоения участвуют и другие ДНК-связывающие белки. Из клеток многих эукариот, включая дрожжи и грибы, выделены белки, связывающиеся с одноцепочечной ДНК, эти белки могут дестабилизировать спираль (дестабилизирующие белки, ДБ) и препятствовать ренатурации ДНК путем соединения комплементарных цепей. Одни из этих белков вызывают денатурацию ДНК, а другие — главным образом стимулируют активность α-полимеразы. Кроме того, у эукариот, например у Lilium, найдены АТФазы, специфичные для одноцепочечной ДНК, которые катализируют расплетание двуцепочечной ДНК, и было показано, что этот фермент растений способствует ограниченному расплетанию дуплексной ДНК. которое требует одновременного гидролиза АТФ.
