29.7. Репликация эукариотической ДНК начинается во многих местах и идет в двух направлениях

Подобно другим молекулам ДНК, эукариотическая ДНК реплицируется

Рис. 29.10. Электронная микрофотография ДНК, с которой удалены гистоны. ДНК прикрепляется к центральному белковому остову. Гистоны удалили из метафазных хромосом клеток обработав их полианионами. (Печатается с любезного разрешения д-ра Ulrich Laemmli.)

полуконсервативно. Кроме того, реплицированная ДНК полуконсервативно распределяется между сестринскими хроматидами метафазных хромосом (рис. 29.11). Методом электронной микроскопии было показано, что репликация эукариотической ДНК начинается во многих точках и идет в двух направлениях. Использование многих точек инициации необходимо для быстрой репликации, так как эукариотические ДНК имеют огромную длину. Например, самая длинная хромосома дрозофилы содержит ДНК длиной 2,1 см, или Репликационная вилка ДНК дрозофилы движется со скоростью (сравните со скоростью движения вилки у Е. coli 16 kb/мин). Если бы в самой большой хромосоме дрозофилы существовала только одна точка начала репликации, то ее удвоение заняло бы более 16 сут. На самом деле время репликации составляет менее 3 мин. Это достигается кооперативным действием более чем 6000 репликационных вилок на одну молекулу ДНК. Молекула ДНК из ядра дрозофилы, находящегося на стадии дробления, представляет собой набор следующих один за другим участков репликации, или «глаз» (рис. 29.12). Активирование каждой точки инициации порождает две расходящиеся репликационные вилки. Расширяющиеся в обоих направлениях «глаза» сливаются и образуют две дочерние молекулы ДНК (рис. 29.13). «Глаз» внутри другого «глаза» никогда не наблюдался. Из этого следует что начало репликации не может снова реактивироваться, пока не закончится

Рис. 29.11. Флуоресцентная микрофотография метафазных хромосом мужчины. ДНК в клетках дважды реплицировалась в среде, содержащей аналог тимидина Хромосомы сначала окрасили хинакрином (А), отмыли и снова окрасили бисбензимидазольным красителем Хехст 33258 (Б). BrdU тушит флуоресценцию второго красителя, поэтому сестринские хроматиды, содержащие ДНК, в которой только одна полинуклеотидная цепь замещена флуоресцирует ярче, чем ДНК с BrdU в обеих цепях. (Печатается с любезного разрешения д-ра Sammuel Latt.)

репликация всей молекулы ДНК.

В эукариотических клетках имеются ДНК-полимеразы трех типов (табл. 29.3). а-Полимераза играет основную роль в репликации хромосомы, а в-фермент участвует в репарации ДНК. Когда покоящиеся клетки начинают быстро делиться, количество -полимеразы возрастает более чем в 10 раз. у-Полимераза отвечает за репликацию митохондриальной ДНК. Как и прокариотические ДНК-полимеразы, эти ферменты используют в качестве активированных предшественников дезоксирибонуклеозидтрифосфаты и осуществляют элонгацию затравки по матрице в направлении Но в отличие от прокариот эукариотические ДНК-полимеразы не обладают

Рис. 29.12. Электронная микрофотография реплицирующейся хромосомной ДНК из дробящегося ядра эмбриона дрозофилы. «Глаза» - только что реплицированные участки. (Печатается с любезного разрешения д-ра David Hogness.)

Рис. 29.13. Схематическое изображение репликации эукариотической хромосомы. Родительская ДНК показана синим цветом, новообразованная ДНК-красным.

нуклеазной активностью. Скорее всего функцию исправления ошибок выполняют нуклеазы, ассоциированные с этими полимеразами в мультиферментных комплексах.

Рис. 29.14. Фазы клеточного цикла эукариотической клетки: митоз (М); фаза покоя 1, перед синтезом период синтеза фаза покоя 2, после синтеза Продолжительность фаз зависит от типа клеток и условий культивирования. Митоз - обычно самая короткая фаза.