Фрагменты Оказаки
-
Фрагменты Оказаки
- Короткие последовательности нуклеотидов ДНК, синтезируемые прерывисто и соединяемые ДНК-лигазой.
- Открыты в 1960-х годах Рейджи и Цунеко Окадзаки.
-
Процесс репликации ДНК
- Двойная спираль разматывается, комплементарные нити разделяются ДНК-геликазой.
- ДНК-праймаза и ДНК-полимераза создают новую комплементарную цепь.
- Ведущая цепь реплицируется непрерывно, запаздывающая цепь — прерывисто.
-
Эксперименты Окадзаки
- В 1967 году Окадзаки предположили, что репликация прерывиста.
- В 1968 году подтвердили гипотезу, инфицировав бактерии бактериофагом Т4.
-
Пути обработки фрагментов Оказаки
- Короткий путь: FEN1 расщепляет короткие лоскуты, ДНК-лигаза соединяет их.
- Длинный путь: FEN1 отключается, DNA2 расщепляет длинные лоскуты.
- Альтернативный путь: Pol δ и Pif1 удаляют лоскуты.
-
Ферменты, участвующие в образовании фрагментов
- Примаза добавляет праймеры РНК, ДНК-полимераза δ синтезирует ДНК.
- ДНК-лигаза I соединяет фрагменты Оказаки после замены праймеров РНК.
-
Фрагменты Окадзаки и их роль в репликации ДНК
- Фрагменты Окадзаки образуются при синтезе ДНК и необходимы для соединения отстающей нити.
- Неперевязанные фрагменты могут привести к двухцепочечным разрывам и летальному исходу.
-
Роль PCNA в соединении фрагментов Окадзаки
- PCNA связывается с ДНК-лигазой I и катализирует образование фосфодиэфирных связей.
- Без PCNA ДНК-лигаза I не может соединять фрагменты Окадзаки.
-
Эндонуклеаза лоскута 1 (FEN1)
- FEN1 удаляет РНК-праймер и 5′-рибонуклеотид с фрагментов Окадзаки.
- FEN1 необходим для созревания фрагментов Окадзаки и репарации ДНК.
-
Эндонуклеаза Dna2
- Dna2 удаляет сегмент инициаторной РНК и участвует в метаболизме ДНК.
- Dna2 уменьшает 3′-конец фрагментов Окадзаки, позволяя FEN1 разрезать створки.
-
Биологическая функция фрагментов Окадзаки
- Фрагменты Окадзаки связываются ДНК-лигазой для образования новой нити ДНК.
- Дефекты в созревании фрагментов Окадзаки могут привести к хромосомным аномалиям.
-
Различия между прокариотами и эукариотами
- Фрагменты Окадзаки присутствуют у обоих типов клеток, но у эукариот они короче.
- У эукариот репликация происходит медленнее и в ядре, у прокариот быстрее и в цитоплазме.
-
Использование в технологии
- Мутации в белках, связанных с репликацией ДНК, могут вызывать хромосомные аберрации и рак.
- Генетические модификации мышей показали влияние мутаций на клеточную пролиферацию и эмбриональную летальность.
-
Мутации F343A и F344A у мышей
- Мыши с мутациями F343A и F344A (FFAA) умерли сразу после рождения из-за осложнений при родах.
- Мутация препятствует взаимодействию FEN1 с PCNA, что нарушает созревание фрагмента Оказаки.
-
Функции FEN1 и PCNA
- Взаимодействие FEN1 с PCNA является ключевой молекулярной функцией в биологической функции FEN1.
- Мутация FFAA вызывает дефекты в удалении праймеров РНК и репарации пар длинных оснований.
-
Частичные дефекты и гетерозиготность
- Клетки, гомозиготные по мутации FFAA, демонстрируют лишь частичные дефекты созревания.
- Гетерозиготные мыши могут дожить до зрелого возраста, несмотря на небольшие дефекты в геномах.
-
Последствия дефектов
- Дефекты препятствуют будущей репликации ДНК, приводя к разрывам и двухцепочечным разрывам.
- Со временем дефекты могут привести к полному разрыву хромосом и серьезным мутациям, включая рак.
-
Другие мутации и полимераза α
- Другие мутации с измененными версиями полимеразы α привели к аналогичным результатам.