28.6. Для действия ДНК-полимеразы необходима предсуществующая ДНК
Корнберг и его коллеги, изучая вопрос о том, зачем ДНК-полимеразе необходимо присутствие ДНК, нашли, что эта ДНК выполняет в полимеразной реакции две важнейшие функции - она служит затравкой и матрицей.
Рис. 28-7. Удлинение цели ДНК с помошью ДНК-полимеразы. Новая межнуклеотидная связь образуется в результате нуклеофильной атаки свободной З-гидроксильной группой атома фосфора, находящегося в 
-положении присоединяющегося дезоксирибонуклеозидтрифосфата. В ходе реакции высвобождается пирофосфат. Полинуклеотидная цепь ДНК-матрицы на рисунке не показана.
а. Одна из цепей предсуществующей ДНК служит затравкой
ДНК-полимераза последовательно добавляет нуклеотиды к 3-концу одной из цепей, служащей затравкой. Следовательно, синтез новой цепи ДНК происходит в направлении 
ДНК-полимераза не в состоянии сама по себе без затравки начать синтез новой ДНК; она способна только удлинять уже существующую цепь, причем даже это она может делать только в присутствии цепи, играющей роль матрицы.
Рис. 28-8. Структура предсуществующей двухцепочечной ДНК, которая требуется для действия ДНК-полимеразы. Для того чтобы шел синтез, нужна одиночная несларенная цепь, которая служит матрицей. Кроме того, необходимо присутствие цепи-затравки, к которой присоединяются новые нуклеотидные звенья.
б. Другая цепь предсуществующей ДНК служит матрицей
Нуклеотиды присоединяются к цепи-затравке в соответствии с нуклеотидной последовательностью цепи-матрицы по принципу комплементарного спаривания Уотсона-Крика. Где бы ни находился в матричной цепи остаток тимина. в дочерней цепи в этом месте встраивается остаток аденина, и наоборот. Аналогичным образом, если в цепи-матрице стоит остаток гуанина, то напротив него в дочерней цепи будет встроен остаток цитозина, и наоборот. Таким образом, продукт ДНК-полимеразной реакции - это дуплекс с комплементарно спаренными основаниями.
На рис. 28-8 схематически показано, какую роль играет в ДНК-полимеразной реакции предсуществующая ДНК.
Поскольку ДНК-полимеразе необходимы как цепь-затравка, так и свободная цепь-матрица, этот фермент не способен осуществлять репликацию целой нативной хромосомы, если последняя является двухиепочечным кольцом, одноцепочечным кольцом или интактным линейным дуплексом, в котором спарены все основания. В связи с обязательным требованием для работы ДНК-полимеразы затравки и матрицы возникло много принципиальных вопросов относительно инициации и элонгации синтеза цепей ДНК.
