X.1. Этапы биосинтеза ДНК

Основными этапами биосинтеза ДНК являются:

1) инициация; 2) элонгация; 3) терминация.

Рассмотрим каждый этап подробнее:

1) Ини­циа­ция био­син­те­за ДНК сво­дит­ся к воз­ник­но­ве­нию ре­п­ли­ка­тив­но­го ком­плек­са фер­мен­тов и бел­ко­вых фак­то­ров и фор­ми­ро­ва­нию ре­п­ли­ка­тив­ной вил­ки. Она вклю­ча­ет при­сое­ди­не­ние к бис­пи­раль­ной ДНК (в по­вре­ж­дён­ном мес­те, или к од­но­це­по­чеч­но­му фраг­мен­ту в мо­мент рас­па­ри­ва­ния бис­пи­раль­ной струк­ту­ры) ДНК-свя­зы­ваю­ще­го, ДНК-рас­кру­чи­ваю­ще­го бел­ков, ДНК-по­ли­ме­раз­но­го ком­плек­са, а так­же бел­ка, обес­пе­чи­ваю­ще­го соз­да­ние за­тра­воч­но­го оли­го­нук­ле­о­ти­да – прай­ме­ра со сво­бод­ной гид­ро­ксиль­ной груп­пой на 3¢-кон­це. Прай­мер син­те­зи­ру­ет­ся при уча­стии фер­мен­та ти­па РНК-по­ли­ме­ра­зы, со­дер­жит око­ло 50 нук­лео­тид­ных ос­тат­ков и заканчивается пиримидиновым нуклеозидом.

2) Элонгация складывается из двух процессов: репликации участков материнской цепи ДНК и соединения друг с другом синтезированных при репликации фрагментов новообразуемых цепей ДНК.

 

 

Пер­вый про­цесс осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью ДНК-по­ли­ме­раз­ной ре­ак­ции. При этом ре­п­ли­ка­ция идёт не не­пре­рыв­но, а фраг­мен­тар­но: за один раз син­те­зи­ру­ет­ся фраг­мент с мо­ле­ку­ляр­ной мас­сой не­сколь­ко со­тен ты­сяч даль­тон. Эти фраг­мен­ты по­лу­чи­ли на­зва­ние фраг­мен­тов Ока­за­ки, пред­ло­жив­ше­го в 1967 г. не­про­ти­во­ре­чи­вую схе­му био­син­те­за ДНК. По­сколь­ку ДНК-по­ли­ме­ра­зы спо­соб­ны на­ра­щи­вать по­ли­нук­лео­тид­ную цепь толь­ко в на­прав­ле­нии 5¢®3¢ и па­рал­лель­ный син­тез двух це­пей в од­ном на­прав­ле­нии не­воз­мо­жен, Ока­за­ки бы­ла пред­ло­же­на чел­ноч­ная схе­ма син­те­за ДНК. ДНК-по­ли­ме­ра­за в этой схе­ме сна­ча­ла пе­ре­дви­га­ет­ся впе­рёд в на­прав­ле­нии 5¢®3¢ по од­ной це­пи, а за­тем в на­прав­ле­нии 5¢®3¢ по дру­гой це­пи, но в об­рат­ную сто­ро­ну. Да­лее с го­то­вых фраг­мен­тов Ока­за­ки уда­ля­ют­ся прай­ме­ры и эти фраг­мен­ты при по­сред­ст­ве ДНК-ли­га­зы, объ­е­ди­ня­ясь вме­сте, да­ют на­ча­ло до­чер­ней це­пи ДНК.

3) Терминация биосинтеза ДНК заключается в обрыве цепи в процессе нуклеотидилтрансферазной реакции за счёт исчерпания ДНК-матрицы.

Точность процесса биосинтеза ДНК очень велика – одна ошибка на 1010 нуклеотидилтрансферазных реакций. Большая часть допущенных ошибок исправляется в ходе репарационных процессов.