Главная > Химия > Основы биохимии, Т.3.
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Краткое содержание главы

ДНК Е. coli реплицируется полуконсервативным способом, так что каждая дочерняя двойная спираль состоит из одной родительской и одной новообразованной цепи. Кольцевая бактериальная хромосома реплицируется в двух направлениях из одной и той же точки начала репликации. Некоторые вирусные ДНК реплицируются по механизму «катящегося кольца».

ДНК-полимераза I Е. coli катализирует синтез ДНК из четырех дезоксирибонуклеозид-5-трифосфатов в присутствии ионов с высвобождением в ходе реакции пирофосфата.

Цепь растет в направлении Для протекания реакции необходимо наличие предсуществующей цепи ДНК, которая служит одновременно и матрицей, и затравкой. Фермент синтезирует цепь ДНК, комплементарную цепи-матрице; полярность новообразованной цепи противоположна полярности матрицы. Клетки E.coli содержат три ДНК-полимеразы. Главный фермент репликации - это ДНК-полимераза III, а ДНК-полимераза I выполняет при репликации вспомогательную функцию. Одна цепь ДНК (ведущая) реплицируется непрерывным образом в направлении другая же цепь (отстающая) реплицируется с образованием коротких фрагментов, называемых фрагментами Оказаки. Эти фрагменты, длина которых у прокариот может достигать 2000 нуклеотидов, синтезируются в направлении, противоположном направлению движения репликативной вилки. Образование каждого фрагмента Оказаки начинается с катализируемого примазой синтеза короткого комплементарного участка РНК, который играет роль затравки. Затем на 3-конце этой РНК-затравки с помощью ДНК-полимеразы III синтезируется ДНК. После этого РНК-затравка вырезается и замещается комплементарной ДНК, которая затем сшивается с отстающей цепью при помощи ДНК-лигазы. Для репликации необходимы также хеликаза и ДНК-связывающие белки, которые расплетают матрицу и удерживают цепи ДНК в разведенном состоянии, помогая ДНК-полимеразе начать работу. Кроме того, расплетанию цепей способствует вращение молекулы ДНК, осуществляемое ДНК-гиразой. После репликации ДНК-гираза необходима также для образования сверхспиральных молекул ДНК. ДНК-полимераза I обладает как так и 5-» --экзонуклеазной активностью. Первая из них служит для исправления ошибок - с ее помощью выщепляются неспаренные нуклеотиды, тогда как вторая активность обеспечивает удаление РНК-затравок из фрагментов Оказаки и репарацию ДНК. ДНК-полимераза III тоже обладает этими экзонуклеазными активностями.

Процесс транскрипции катализируется ДНК-зависимой РНК-полимеразой - сложным ферментом, который синтезирует из рибонуклеозид-5-трифосфатов цепь РНК, комплементарную одной из цепей двухцепочечной ДНК. Для узнавания промоторной области ДНК, т. е. сигнала инициации синтеза РНК, прокариотической РНК-полимеразе необходима особая субъединица о (сигма). С одного гена одновременно может транскрибироваться много цепей РНК. рРНК и тРНК образуются из более длинных РНК-предшественников, которые укорачиваются с помощью нуклеаз и далее ферментативным путем модифицируются, превращаясь в зрелые молекулы. Эукариотические мРНК образуются из предшествен ников большего размера, которые известны под названием гетерогенных ядерных РНК (гяРНК). Впоследствии они модифицируются путем присоединения длинного poly (-хвоста к 3-концу и остатка метилгуанозина («кэпа») к 5-концу. Интроны удаляются с помощью малых ядерных РНК (мяРНК).

В животных клетках, зараженных онкогенными РНК-содержащими вирусами, образуются РНК-зависимые ДНК-полимеразы, называемые также обратными транскриптазами. Эти ферменты транскрибируют вирусную РНК-хромосому с образованием комплементарной ДНК. Таким путем гены, обусловливающие рак (онкогены), могут включаться в геном животных клеток.

В бактериальных клетках, зараженных некоторыми РНК-содержащими вирусами, были найдены РНК-зависимые РНК-репликазы. Они обладают специфичностью по отношению к вирусной РНК-матрице. Выделенная из бактерий полинуклеотидфосфорилаза может обратимо синтезировать РНК-подобные полимеры из рибонуклеозид-5-дифосфатов. Хотя этот фермент способен добавлять рибонуклеотиды к З-гидроксильному концу полимера и удалять их оттуда, обычно он выполняет функцию деградации РНК.

ЛИТЕРАТУРА

Репликация

Alberts В., Stemglanz R. Recent Excitement in the DNA Replication Problem, Nature, 269, 655-661 (1977). Прекрасный обзор сложных проблем, касающихся репликации и сверх-спиральности молекул ДНК, а также расплетания и точности воспроизведения цепей ДНК.

Komberg A. Aspects of DNA Replication, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 43, 1-9 (1979). Обзор современного состояния проблемы репликации ДНК и постановка ноных вопросов. Указанный том содержит множестно ценных статей.

Komberg A. DNA Replication, Freeman, San Francisco, Calif., 1980. Самая последняя монография по репликации, ДНК, содержащая полный перечень ссылок по данной проблеме.

ДНК-лигаза

Lehman I. R. DNA Ligase: Structure, Mechanism, Function, Science, 186, 790-797 (1974).

Транскрипция

Chamberlin M.J. RNA Polymerase: An Overview. In: Losick R. and Chamberlin M.J. (eds.), RNA Polymerase, pp. 17-67, Cold Spring Harbor Laboratory, New York, 1976.

Miller O. L., Jr. The Visualization of Genes in Action, Sci. Am., 228, 34-42, March 1973.

Pederson T. Messenger RNA Biosynthesis and Nuclear Structure, Am. Sci., 69 (1), 76-84 (1981).

Обратная транскрипция

Temin H. RNA-Directed DNA Synthesis, Sci. Am., 226, 24-33, January 1972.

Процессинг РНК

Abelson J. RNA Processing and the Intervening Sequence Problem, Annu. Rev. Biochem., 48, 1035-1069 (1979).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление