Репликация ДНК

Материал из Терра Медики

Репликация (синтез) ДНК происходит не беспорядочно, а в строго определенный период жизни клетки.

Репликация происходит перед делением клетки

Фазы клеточного цикла


Всего выделяют 4 фазы клеточного цикла: митоз (М), синтетическую (S), пресинтетическую (G1, от англ. gap — интервал), постсинтетическую (G2).

Важное участие в регуляции смены фаз клеточного цикла занимают циклины — белки массой 35-90 кДа, уровень которых меняется в ходе клеточного цикла. По функции циклины — это активаторные субъединицы ферментов циклин-зависимых киназ (ЦЗК). Активные комплексы циклин-ЦЗК фосфорилируют внутриклеточные белки, изменяя их активность. Этим обеспечивается продвижение по клеточному циклу.

Полуконсервативный механизм репликации


Синтез (репликация, удвоение) ДНК происходит в S-фазу клеточного цикла, когда клетка готовится к делению. Механизм репликации, как установили Мэтью Мезельсон и Франклин Сталь в 1957 г, полуконсервативный, т.е. на каждой нити материнской ДНК синтезируется дочерняя копия.[1]

Как любой матричный биосинтез, репликация требует наличия нескольких компонентов:

  • матрица — в ее роли выступает материнская нить ДНК;
  • растущая цепь — дочерняя нить ДНК;
  • субстраты для синтеза — dАТФ, dГТФ, dЦТФ, ТТФ;
  • источник энергии — dАТФ, dГТФ, dЦТФ, ТТФ;
  • ферменты.

Репликативные пузыри


Синтез ДНК начинается в определенных участках, получивших название точка ori (англ. origin — начало). На каждой ДНК млекопитающих точек ori насчитывается до 100. Репликация распространяется от этих участков в обе стороны по нитям ДНК с образованием репликативных «пузырей». В каждом таком «пузыре» имеются две репликативные «вилки», в которых происходит расплетание, раскручивание и непосредственный синтез ДНК. При этом репликативные вилки удаляются друг от друга. В целом репликация всех ДНК у эукариот заканчивается за 9 часов. В репликативной вилке в направлении 5'→3' непрерывно (то есть обычным заурядным присоединением последующих нуклеотидов к предыдущим через С3 и С5) синтезируется только одна нить, а именно та, для которой направление синтеза совпадает с направлением движения репликативной вилки и соответствует направлению материнской нити 3'→5'. По мере расплетания ДНК и движения репликативной вилки на этой материнской нити открываются участки, где возможно безостановочное удлинение ведущей дочерней нити.

Фрагменты Оказаки


Направление 5'→3' для другой дочерней нити ДНК противоположно движению репликативной вилки. Поэтому синтез этой отстающей нити (в направлении 5'→3') возможен только после расплетания части ДНК и освобождения участка для синтеза.

Таким образом, синтез дочерней ДНК идет фрагментарно. По имени японского исследователя синтезируемые на отстающей цепи отрезки ДНК назвали фрагменты Оказаки.[2]

Примечания

  1. ↑ Meselson, M. & Stahl, F.W. The Replication of DNA in Escherichia coli. PNAS (1958). 44: 671–82. PMID 16590258
  2. ↑ Sakabe K, Okazaki R (December 1966). "A unique property of the replicating region of chromosomal DNA". Biochimica et Biophysica Acta. 129 (3): 651–54. PMID 5337977.

См. также