Репликация ДНК

Репликация ДНК Репликация ДНК Процесс получения двух идентичных копий ДНК из одной исходной молекулы   Важна для деления клеток и восстановления […]

Репликация ДНК

  • Репликация ДНК

    • Процесс получения двух идентичных копий ДНК из одной исходной молекулы  
    • Важна для деления клеток и восстановления тканей  
    • ДНК состоит из двойной спирали, состоящей из двух комплементарных нитей  
  • Структура ДНК

    • ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов: аденин, цитозин, гуанин, тимин  
    • Нуклеотиды образуют фосфодиэфирные связи и водородные связи  
    • Нити ДНК антипараллельны, 5′-конец одной нити является 3′-концом другой  
  • ДНК-полимераза

    • Фермент, осуществляющий синтез ДНК  
    • Добавляет нуклеотиды к 3′-концу цепи ДНК  
    • Высокая точность, менее одной ошибки на 107 нуклеотидов  
  • Процесс репликации

    • Включает инициацию, удлинение и завершение  
    • Инициация начинается в источниках репликации  
    • Комплекс для предварительной репликации включает белки-инициаторы  
    • Комплекс Mcm расщепляет спираль ДНК  
  • Контроль репликации

    • Активация комплексов G1 и G1/S циклин-Cdk стимулирует экспрессию генов  
    • Активация S-Cdk может активировать источники репликации  
    • Контроль варьируется в зависимости от типа клеток и стадии развития  
  • Регуляция репликации ДНК у дрожжей

    • S-циклины Clb5 и Clb6 запускают активацию источников репликации.  
    • Cdc7 также необходим для активации источников репликации, но его активность строго ограничена.  
  • Комплекс предварительной инициации

    • Активация S-Cdk и Cdc7 приводит к образованию комплекса предварительной инициации.  
    • Комплекс вытесняет Cdc6 и Cdt1, активирует геликазу Mcm и загружает ДНК-полимеразы.  
  • Удлинение ДНК

    • ДНК-полимераза обладает активностью 5′-3′.  
    • Известны четыре механизма синтеза ДНК: праймаза, транспортная РНК, концевой белок и RCR.  
    • Клеточные организмы используют праймазу для синтеза РНК-праймеров.  
  • Роль ДНК-полимераз

    • В E. coli DNA Pol III отвечает за репликацию ДНК.  
    • DNA Pol I заменяет праймеры РНК на ДНК.  
    • У эукариот Pol α помогает инициировать репликацию.  
  • Вилка репликации

    • Репликационная вилка образуется ферментами геликазами.  
    • Ведущая нить синтезируется непрерывно, отстающая нить синтезируется в виде коротких сегментов.  
  • Динамика на развилке репликации

    • Геликаза раскручивает ДНК, создавая нагрузку на кручение.  
    • Топоизомеразы временно разрывают нити ДНК, снимая напряжение.  
    • Одноцепочечные связывающие белки предотвращают образование вторичной структуры ДНК.  
    • Гистоновые шапероны разбирают хроматин перед репликацией.  
  • Механизм репликации ДНК

    • Фиксирующие белки действуют как скользящий зажим, позволяя ДНК-полимеразе связываться с матрицей.  
    • Белки, загружающие Clamp, распознают соединение между матрицей и РНК-праймерами.  
    • Реплисома включает ДНК-полимеразу, ДНК-геликазы, ДНК-фиксаторы и ДНК-топоизомеразы.  
  • Фабрики репликации

    • В эукариотических клетках реплисомы не образуются.  
    • Фабрики репликации распутывают сестринские хроматиды для распределения по дочерним клеткам.  
  • Прекращение репликации

    • Эукариоты инициируют репликацию в нескольких точках хромосомы.  
    • Теломеры предотвращают потерю генов, укорачиваясь в соматических клетках.  
    • В зародышевых клетках теломераза расширяет теломеры.  
    • У бактерий репликация прекращается при встрече двух репликационных вилок на противоположном конце хромосомы.  
  • Регулирование репликации у эукариот

    • Репликация контролируется в рамках клеточного цикла.  
    • Контрольная точка G1/S регулирует вступление в репликацию.  
    • S-Cdk и M-Cdk блокируют сборку комплекса перед репликацией.  
    • Геминин ингибирует сборку комплекса перед репликацией в клетках животных.  
  • Репликация геномов хлоропластов и митохондрий

    • Происходит независимо от клеточного цикла.  
  • Фокус на тиражировании

    • В клетках позвоночных сайты репликации концентрируются в очагах репликации.  
    • Источники репликации постоянно меняются в фазе G1 и S.  
    • Кластеризация ответвлений репликации предотвращает остановленные ответвления.  
  • Бактериальная репликация

    • Большинство бактерий непрерывно копируют ДНК.  
    • Во время быстрого роста может возникать несколько циклов репликации.  
  • Механизмы регуляции репликации ДНК у E. coli

    • Гемиметилирование и секвестрирование исходной последовательности  
    • Соотношение ATP и ADP  
    • Уровни белка DnaA  
  • Гемиметилирование и SeqA

    • E. coli метилирует последовательности GATC  
    • Гемиметилированная ДНК распознается белком SeqA  
    • DnaA хуже связывается с гемиметилированной ДНК  
  • АТФ и репликация

    • АТФ накапливается в богатой среде  
    • АТФ конкурирует с АДФ за связывание с ДНК  
    • Комплекс ДНК-АТФ инициирует репликацию  
  • Белки ДНК и репликация

    • Определенное количество белков ДНК требуется для репликации  
    • Количество сайтов связывания ДНК удваивается при каждом копировании  
  • Перекрывающиеся циклы репликации

    • Быстрорастущие бактерии инициируют новый цикл репликации до завершения предыдущего  
    • Новый цикл формирует хромосому клетки через два поколения  
  • Проблемы с репликацией ДНК

    • Неправильное включение рибонуклеотидов  
    • Необычные структуры ДНК  
    • Конфликты между репликацией и транскрипцией  
    • Недостаточность основных факторов репликации  
    • Общие уязвимые участки  
    • Избыточная экспрессия или конститутивная активация онкогенов  
    • Недоступность хроматина  
  • Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

    • Исследователи реплицируют ДНК in vitro с помощью ПЦР  
    • Используется пара праймеров, охватывающих область-мишень  
    • Полимеризация цепочек-партнеров с помощью термостабильной ДНК-полимеразы  
    • Повторение процесса усиливает действие целевого участка ДНК  
    • Количество копий целевой области удваивается с каждым раундом  

Полный текст статьи:

Репликация ДНК

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх