Повторяющийся
-
Реплисома и её функции
- Реплисома разматывает двухцепочечную ДНК на две нити.
- Для каждой нити синтезируется новая комплементарная последовательность.
- Образуются две новые двухцепочечные ДНК.
-
Структура реплисомы
- Состоит из двух репликативных полимеразных комплексов.
- Включает геликазу, RFC, PCNA, гиразу/топоизомеразу, SSB/RPA, праймазу, ДНК-полимеразу III, РНКазу H и ДНК-лигазу.
-
Репликация ДНК у прокариот
- Два реплисомы на каждом ответвлении.
- Реплисома прикреплена к мембране, ДНК проходит через неё.
-
Репликация ДНК у эукариот
- Многочисленные пузырьки репликации по всей хромосоме.
- Две реплисомы на каждой репликационной вилке.
- Проблемы репликации связаны с размером и структурой хромосом.
-
Проблемы репликации ДНК
- Эффективная сборка реплисом.
- Разделение дуплекса на нити.
- Защита нитей от повреждений.
- Прайминг и технологичность.
- Высокоточная репликация и исправление ошибок.
- Синхронизированная полимеризация.
- Удаление праймеров и образование фосфодиэфирных связей.
-
Решение проблем репликации ДНК
- Сборка реплисом начинается в источниках репликации.
- Разделение дуплекса с помощью геликазы.
- Гираза и топоизомеразы разрушают суперспирали.
- Одноцепочечные связывающие белки защищают нити.
- Праймеры создают РНК-праймеры для инициации удлинения цепи.
-
Праймаза и ДНК-полимераза альфа
- Праймаза создает РНК-праймер у прокариот
- ДНК-полимераза альфа создает РНК-праймер и синтезирует короткую цепочку дезоксинуклеотидов у эукариот
-
Обеспечение технологичности и синхронизации
- Высокая технологичность обеспечивается кольцеобразными белками «зажимами»
- Белки, связывающие нити, стимулируют полимеризацию и обеспечивают термодинамическую энергию
- Структура и химический состав реплисомных факторов повышают технологичность
-
Затяжелитель зажима и скользящий зажим
- Clamp loader связывает ДНК А-формы с репликационными белками
- Скользящий зажим связывает репликативные полимеразы для увеличения времени их связывания с цепью
-
Димеризация репликативных полимераз
- Репликативные полимеразы образуют асимметричный димер на репликационной вилке
- Димеризация решает проблемы синхронизации синтеза ведущей и отстающей цепей
-
Синтез отстающей цепи
- Геликаза разматывает исходный дуплекс, но отстающая нить должна синтезироваться в обратном направлении
- Репликативная полимераза с отстающей цепью связывается с зажимом и праймером для начала полимеризации
-
Высокоточная репликация ДНК
- Прокариотические и эукариотические организмы используют различные репликативные полимеразы
- ДНК-полимераза III синтезирует ведущую и отстающую нити у бактерий
- ДНК-полимераза дельта синтезирует отстающую цепь у эукариот
- ДНК-полимераза эпсилон синтезирует ведущую цепь у эукариот
-
Корректура и исправление ошибок
- Репликативные полимеразы содержат механизм исправления ошибок в виде 3′ -5′ экзонуклеазного домена
- Ошибки в парах оснований удаляются с помощью экзонуклеазы
- Частота ошибок составляет приблизительно 1 несоответствие пары оснований из 108-1010 пар оснований
-
Удаление грунтовки и перевязка зазубрин
- После синтеза ведущей и отстающей цепей возникают проблемы с РНК и зазубринами
- Ферменты репарации ДНК удаляют РНК и лигируют зазубрины для получения стабильного дуплекса
-
Химический состав дуплекса РНК-ДНК
- Присутствие урацила и рибозы делает дуплекс менее химически стабильным
- Дезоксирибоза более стабильна
-
ДНК-полимераза I
- Восстанавливает ДНК
-
РНКаза H
- Удаляет РНК из дуплекса РНК-ДНК
-
Лигаза
- Соединяет промежутки в основной цепи, образуя фосфодиэфирную связь
-
Стресс репликации
- Сбой в репликации может привести к остановке
- Повреждение ДНК, такое как межцепочечные перекрестные связи, блокирует развитие репликативной вилки
- В клетках позвоночных репликация хроматиновой матрицы запускает набор факторов репарации ДНК
-
История
- Кэтрин Лемон и Алан Гроссман показали, что реплисомы не движутся, а ДНК поступает через неподвижную пару реплисом на клеточной мембране
- В эксперименте реплисомы были помечены зеленым флуоресцентным белком и отслеживались с помощью флуоресцентной микроскопии
- Реплисомы наблюдались в виде отдельных флуоресцентных очагов в середине клетки или вблизи нее
- Клеточная ДНК, окрашенная синим флуоресцентным красителем, занимала большую часть цитоплазматического пространства