24.20. Затравкой синтеза ДНК служит РНК
Как начинается синтез ДНК? Напомним, что всем ДНК-полимеразам для инициирования синтеза ДНК необходима затравка со свободной 3-ОН-группой. Что служит затравкой при синтезе ведущей цепи и фрагментов Оказаки? Важным толчком к решению этого вопроса послужило наблюдение, что для инициации синтеза ДНК необходим синтез РНК. На основе этого открытия было высказано предположение, что РНК, очевидно, служит затравкой в синтезе ДНК, так как уже было известно, что РНК-полиме-разы способны начинать синтез цепей de novo. Затем было показано, что новообразующаяся ДНК ковалентно связана с коротким фрагментом РНК, который и служит затравкой. Итак, РНК-затравка в синтезе ДНК.
По всей вероятности, репликация ДНК в клетке E.coli происходит, как показано на рис. 24.41.
1. Особая РНК-полимераза (ее называют праймаза) синтезирует короткую цепь РНК (примерно 10 нуклеотидов), комплементарную одной из цепей ДНК-матрицы. В отличие от ДНК-полимеразы праймаза не
Рис. 24.40. Схематическое изображение репликационной вилки. Обе цепи ДНК синтезируются в направлении 
Ведущая цепь синтезируется непрерывно, а отстающая - в виде коротких фрагментов (фрагменты Оказаки).
Рис. 24.41. Инициация синтеза ДНК. А - праймаза синтезирует короткую комплементарную цепь РНК; Б - эта РНК служит затравкой для синтеза новой ДНК; В - РНК, входящая в состав новообразованной цепи, гидролизуется, при этом образуется брешь, которая впоследствии заполняется.
Рис. 24.42. Электронная микрофотография хромосомы Е. coli, прикрепленной к двум фрагментам клеточной мембраны. На рисунке изображена одна интактная суперспирализованная молекула ДНК. [Delius H., Worcel A., J. Mol. Biol., 82, 108 (1974).]
нуждается в затравке для синтеза полинуклеотида.
2. 3-гидроксильная группа концевого рибонуклеотида этой цепи РНК служит затравкой для синтеза ДНК под действием голофермента ДНК-полимеразы III. Большая часть новообразованной ДНК синтезируется этим мультисубъединичным комплексом.
3. РНК-компонент этого РНК-ДНК-гибрида гидролизуется под действием ДНК-полимеразы 
4. После удаления РНК из новообразованных цепей между фрагментами ДНК остаются довольно обширные бреши. ДНК-полимераза I, которая хорошо приспособлена для синтеза ДНК на одноцепочечной матрице, заполняет эти бреши.
Последние исследования показали, что действию праймазы предшествует образование предзатравочного промежуточного комплекса, состоящего как минимум из пяти белков. Один из них - белок dnaB - может передвигаться вдоль ДНК, используя энергию гидролиза АТР. Белок dnaB может служить сигналом для активации праймазы. Специфичность инициации очередного цикла репликации может обеспечиваться белками, доставляющими белок dnaB точно в область гена ilv, где находится точка начала репликации хромосомы E. coli. Время начала репликации ДНК имеет критическое значение, поскольку оно должно быть скоординировано с делением клетки. И действительно, бактериальная хромосома ассоциирована с впячиванием клеточной мембраны (рис. 24.42).
