Стр. 116 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

Глава 4. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков (матричные биосинтезы)
121
При проведении реакции
in vitro
в качестве
затравки обычно используют короткий олиго­
нуклеотид (5-10 нуклеотидных остатков), ком­
плементарный матричной цепи ДНК; в живой
клетке затравками служат короткие РНК (см.
ниже).
Фермент присоединяется к ДНК-матрице
и к затравке в области З'-концевого нуклеоти­
да затравки (рис 4.4). Перемещаясь по матри­
це в направлении ее 5'-конца, ДНК-полимера-
за удлиняет затравку, присоединяя к ней один
за другим нуклеотидные остатки. Очередной
нуклеотид растущей цепи должен быть комп­
лементарен очередному нуклеотиду матрицы.
К активному центру ДНК-полимеразы может
присоединяться любой из четырех дНТФ. Ho
фосфодиэфирная связь образуется лишь в том
случае, если предыдущий нуклеотид растущей цепи комплементарен соответству­
ющему нуклеотиду матрицы и соединен с ним водородными связями. Иногда слу­
чается ошибка, и фосфодиэфирная связь образуется с нуклеотидом, некомплемен­
тарным очередному нуклеотиду матрицы (например, в той фазе, которая пред­
ставлена на рис. 4.4, вместо дГТФ используется дАТФ). В этом случае дальнейший
рост новой цепи возобновляется лишь после того, как неправильный нуклеотид
отщепляется той же ДНК-полимеразой. Таким образом, точность копирования
проверяется дважды и поэтому очень высока: на миллиард нуклеотидов только
один ошибочный.
Репликация ДНК
in vivo
В живой клетке репликация ДНК представляет собой весьма сложный процесс.
В частности, в нем участвует несколько ДНК-полимераз, заметно различающихся
по свойствам и функциям. Кроме ДНК-полимераз в нем участвует еще около двух
десятков белков. Репликация начинается в участках ДНК, имеющих определен­
ную нуклеотидную последовательность и называемых ориджинами (англ. origin —
начало). Этот участок узнают и присоединяются к нему ДНК-топоизомераза и
ДНК-хеликаза (рис. 4.5). ДНК-топоизомераза (на рис. 4.5 не показана) разрывает
одну из цепей ДНК (гидролизует одну 3',5'-фосфодиэфирную связь), и тем самым
делает возможным раскручивание двойной спирали. Это временные разрывы ,
чуть позднее они ликвидируются: та же ДНК-топоизомераза восстанавливает
3',5'-фосфодиэфирную связь в месте разрыва. Для раскручивания, кроме образо­
вания разрывов, еще необходимо разделить цепи, т. е. разорвать водородные свя­
зи между комплементарными нуклеотидами. Это делает ДНК-хеликаза. Разделение
цепей —процесс не самопроизвольный, на разделение каждой пары нуклеотидов
расходуется одна молекула АТФ. Обратный процесс — соединение цепей — проис­
ходит самопроизвольно, но во время репликации он заторможен специальными
белками SSB (англ.
single strand binding
— соединяющиеся с одинарными цепями).
3’
5'
TAACTGACCGTATTC... матрица
ATTGAC
затравка
5'
3’
дТТР
H4P2O7
3'
5’
TAACTGACCGTATTC... матрица
ATTGACT
растущая
цепь ДНК
5’
3’
Рис. 4.4.
Реакция, катализируемая
ДНК-полимеразой