24.23. Сложность аппарата репликации, по-видимому, необходима для обеспечения очень высокой надежности

Существующие представления о молекулярном механизме репликации ДНК у E. coli

Рис. 24.44. Схематическое изображение ферментативных процессов в области репликационной вилки Е. coli. Фрагменты, отмеченные синим цветом, катализируют инициацию, элонгацию и сшивание (с помощью ДНК-лигазы) цепей ДНК. (Когпberg A., DNA replication, W.H. Freeman and Co., 1980.)

представлены на рис. 24.44 и в табл. 24.2. Поражает сложность взаимодействий множества белков, участвующих в этом процессе. Генетический анализ показывает, что в репликации ДНК непосредственно участвует не менее 15 белков. Почему механизм репликации ДНК столь сложен? В частности, почему синтез ДНК начинается с РНК-затравки, которая затем удаляется? Если бы ДНК-полимеразы могли начинать синтез цепей de novo, в РНК-затравке не было бы надобности. Однако такая способность была бы несовместима с чрезвычайно высокой точностью ДНК-полимераз. Напомним, что ДНК-полимеразы, прежде чем образовать новую фосфодиэфирную связь, проверяют правильность предшествующей пары оснований. Эта функция редактирования существенно снижает частоту ошибок. РНК-полимеразы, напротив, могут начинать синтез цепей de novo, так как они не проверяют предыдущую пару оснований. Частота ошибок для них на несколько порядков величины выше, чем для ДНК-полимераз. Было найдено остроумное решение этой проблемы: начинать синтез ДНК с полинуклеотида, синтезируемого с низкой надежностью, но отмечать его «временный» характер, включив в его состав

Таблица 24.2. (см. скан) Белки репликации Е. coli

рибонуклеотиды. Затем ДНК-полимераза I вырезает эти короткие последовательности РНК-затравок и замещает их последовательностью ДНК, синтезированной с высокой надежностью. Создается впечатление, что многие детали, усложняющие механизм репликации ДНК, предназначены для обеспечения чрезвычайно высокой точности. Генетический анализ показывает, что частота ошибок составляет одну на считанных пар оснований.