Роль вспомогательных белков в синтезе ДНК

Преодоление антипараллельности цепей при репликации за счет возникновения петли

Холофермент ДНК-полимеразы III может образовывать димер при участии т-белка, в связи с чем ведущая и отстающая цепи реплицируются одновременно. Преодоление антипараллельности цепей при репликации в этом случае осуществляется за счет возникновения «петли» (модель А. Корнберга),где чередование фосфодиэфирных связей на ее восходящем отрезке изменяется на обратное и не препятствует ДНК-полимеразе III вести синтез фрагментов Оказаки на отстающей цепи родительской ДНК в том же направлении, что и на ведущей цепи.Необычность ситуации во время синтеза ДНК в репликативной вилке заключается в том, что один и тот же белковый комплекс осуществляет как непрерывный синтез ведущей цепи ДНК, так и прерывистый синтез фрагментов Оказаки отстающей цепи, претерпевая во втором случае периодическую диссоциацию от матрицы для инициации синтеза ДНК.

 

ДНК-праймаза. ДНК-полимеразы не способны инициировать синтез новых цепей ДНК, они могут лишь добавлять дезоксирибонуклеотидные звенья к З'-концу уже имеющейся

полинуклеотидной цепи. Чтобы молекулы ДНК-полимераз могли начать синтез ДНК, им необходима затравка, или праймер (от англ. primer — затравка), короткий олигорибонук-леотид, комплементарный соответствующему участку ДНК-матрицы, у которого на конце имеется свободная З'-ОН-гр. Неспособность молекул ДНК-пол. самостоятельно, без затравки начинать синтез ДНК принципиально отличает эти ферменты от других ферментов матричного синтеза — РНК-полимераз.

На стадии инициации репликации короткую РНК-затравку из рибонуклеозидтрифосфатов синтезирует фермент, называемый ДНК-праймазой. ДНК-праймаза может быть отдель-ным ферментом (как у бактерий) или входить в качестве субъединицы в ДНК-полимеразу (как у ДНК-полимеразы α эукариот). В любом случае праймаза — это фермент, отличный от РНК-полимераз, которые синтезируют разнообразные клеточные РНК. После того как будет синтезирован РНК-праймер, подключается ДНК-полимераза и продолжает наращивать цепь. Новосинтезированные цепи ДНК всегда содержат на 5'-конце несколько рибонуклеотидов: у прокариот — от двух до пяти нуклеотидов, у эукариот их в два раза больше. В дальнейшем короткие праймеры замещаются сегментами ДНК.

 

ДНК-лигаза. ДНК-лигазы вирусов, бактерий, млекопитающих соединяют 5'-фосфатную и З'-гидроксильную группы нуклеотидов, находящихся на противоположных концах одноцепочечного разрыва в дуплексе ДНК. В результате образуется фосфодиэфирная связь, ликвидирующая этот разрыв (рис.). ДНК-лигаза Е. coli — это одиночный полипептид (мол. масса 75000 Да). Для образования фосфодиэфирной связи между концами нуклеотидных цепей ДНК-лигазы используют энергию гидролиза АТР либо NAD. Реакция протекает в три стадии: Реакция аденилирования ДНК-лигазы. Аденилильный остаток NAD или АТФ переносится на ε-аминогруппу лизиново-го остатка в активном центре лигазы с одновременным высвобождением пиро-фосфата (в случае АТФ) или никотин-амидмононуклеотида (в случае NAD).

1. Реакция трансаденилирования. Остаток адениловой кислоты с аденилатлигазы перебрасывается на свободную фосфатную группу 5’-углеродного атома рибозы концевого нуклеотида.
2. Реакция лигирования. Между сближенными активированной аденилатом 5’-фосфатной группой и 3’-ОН-группой фрагмента цепи ДНК происходит образование фосфодиэфирной связи с выделением АМР.