Репликационные вилки

Согласно современным представлениям, репликация ДНК протекает по механизму, приведенному в уравнении (15-3). По мере того как ДНК раскручивается в репликационной вилке, вдоль родительских цепей происходит синтез новых кусков ДНК. Возникает важный вопрос происходит ли репликация только в одном направлении или же в начальной точке, с которой начинается транскрипция, образуются две вилки, которые далее перемещаются в противоположных направлениях вокруг хромосомы Ответить на этот вопрос удалось в результате сочетания генетических методов и электронной микроскопии. [c.272]

Особенности репликации ДНК у эукариот. Репликация ДНК у эукариот, по существу аналогичная репликации ДНК у прокариот, имеет ряд особенностей. Например, вместо одной точки репликации в ДНК эукариот имеются специфические точки начала , так называемые автономно реплицирующие последовательности (около 300 нуклеотидных пар) в дрожжевой клетке таких элементов около 400. Кроме того, скорость движения репликационной вилки у эукариот (примерно 50 нуклеотидов [c.483]

Как видно, синтез ведущей цепи ДНК идет всегда в направлении 5 —>3, соответствующем направлению движения репликационной вилки. Сохраняя правило синтеза дочерних молекул ДНК 5 —>3, синтез на второй цепи родительской ДНК идет в направлении, противоположном движению репликационной вилки. В зависимости от типа клетки фрагменты Оказаки [c.482]

Транскрипционная активация (см. с. 265). Вначале репликация идет по схеме Кэрнса обнаруживаются 0-молекулы, в которых две репликационные вилки движутся в противоположных направле-инях. Как всегда, движение репликационной вилки, имеющей лидирующую и отстающую цепи, требует сложного ферментативного аппарата. Большинство компонентов этого аппарата (ДНК-полимераза, праймаза, лигаза, хеликазы и др.) при репликации генома фага Я поставляется клеткой, хотя определенную роль, невидимому, играют и фагоспецифические белки О и Р. [c.275]

Рис 57 Две репликационные вилки в ДНК 1 и 3 — нереплицированная ДНК 2 — репликаци онный глазок 4 — стационарная точка начала 5 — движущаяся репликационная вилка 6 — две репликационные вилки [c.167]

Такие же или сходные механизмы используются и для образования затравок на одноцепочечных участках, временно возникающих в районе репликационной вилки при полу консервативной репликации двуцепочечных ДНК- [c.263]

Недавно было обнаружено, что короткая цепь РНК, образующая гибрид РНК—ДНК, может служить затравкой для ДНК-полимеразы in vitro. Эти данные в сочетании с обнаружением фрагментов Оказаки и лигазы дают основание думать, что в репликационной вилке происходят следующие события двухцепочечная ДНК раскрывается в ограниченном участке, вероятно, при участии расплетающих белков (разд. Д). В специальной затравочной области синтезируется короткий фрагмент РНК-зат1равки, образующей пары оснований с ДНК. Далее [c.198]

Родительская ДНК расплетена и образует репликационную вилку [c.30]

Все эти различия становятся легко объяснимыми, если принять, что переход от ранней к поздней стадии репликации ДНК фага Я связан с внесением более или менее случайных разрывов в разные цепи 0-молекулы. Появление при этом молекулы а-типа становится понятным из рис. 143 понятно также, почему при этом не появляются новые потребности в ферментативном обеспечении На ранней и поздней стадиях функционируют, по существу, одни и те же репликационные вилки. Все это дает основание отличать механизм репликации ДНК фага Я от схемы классического разматывающегося рулона. Для удобства будем называть способ поздней репликации генома фага Я способом вторичного разматывающегося рулона. [c.275]

Биосинтез ДНК (репликация). Репликация ДНК начинается одновременно во многих точках (число их может превысить тысячу). Из каждой такой точки в противоположных направлениях одновременно движутся две репликационные вилки. Репликация продолжается до полного завершения синтеза дочерних цепей и разделения новых дуплексов. [c.301]

Мы можем теперь рассчитать скорость роста цепи бактериальной ДНК во время репликации. Так как, согласно нашим предварительным подсчетам, клеточная ДНК Е. соН (ее ядро ) состоит из (1100-10)/(3,4-10 ) нуклеотидных нар оснований и так как ее репликация, происходящая в одной репликационной вилке, завершается за время генерации, равное примерно 40 мин, или 2400 с, рост нуклеотидной цепи-реплики будет происходить, по-видимому, со скоростью (1100-10)/(3,4-10 )-2400 = 1400 нуклеотидов в 1 с. Чтобы лучше осознать, насколько это высокая скорость, следует принять во внимание следующее. Чтобы произошла репликация полуконсервативным способом, как показано на фиг. 88, родительская двойная спираль должна раскручиваться— для разделения комплементарных нуклеотидных цепей. Так как для каждых десяти нуклеотидов, добавляемых к растущей цепи-реплике, требуется один полный оборот, реплицирующаяся бактериальная ДНК должна вращаться со скоростью 140-60=8400 об/мин, т. е. почти с той же скоростью, как и высокоскоростная центрифуга. [c.206]

Непосредственно на участке репликационной вилки нуклеосом не видно, что связано, скорее всего, с вытеснением гистонов с Участка репликации. Нуклеосомы появляются на новообразованных нитях ДНК в минихромосоме SV 40 на расстоянии примерно 200—400 п. о. от репликационной вилки. Судьба старых нуклеосом [c.257]

Ферментные системы синтеза ДНК у про- и эукариот до конца не выяснены. По имеющимся данным, в репликации ДНК, включающей узнавание точки начала процесса, расплетение родительских цепей ДНК в репликационной вилке, инициацию биосинтеза дочерних цепей и дальнейшую их элонгацию и, наконец, окончание (терминация) процесса, участвует более 40 ферментов и белковых факторов, объединенных в единую ДИК-репликазиую систему, называемую реплисомой. [c.479]

Еще разнообразнее наборы белков, участвующие в синтезе ДНК на двухнитевых матрицах. В этом случае поми.мо уже перечисленных, требуются, в частности, хеликазы, способствующие расплетанию родительского дуплекса в области репликационной вилки (см. гл. И), набор с рментов, необходимых для синтеза отстающей цепи (праймазы ферменты, удаляющие РНК-затравку ДНК-лигазы, сшивающие фрагменты Окадзаки), а также — часто — топоизомеразы, снимающие избыточное внутримолекулярное напряжение, возникающее в результате расплетания матричного дуплекса. В обще.м, процесс элонгации при репликации вирусных ДНК-геномов не отличается принципиально от этого процесса при синтезе клеточных ДНК- Единственно, что следует отметить,— это использование (в некоторых системах) вирус-специфических репликационных белков, которые по своей функции аналогичны белка.м, и.меющимся в незараженной клетке. [c.266]

После того как репликационная вилка совершит чуть больше-полного оборота по (—).матрице и будет синтезировано чуть большеполного эквивалента вирусного генома, вытесненная (+)цепь ДНК замыкается в кольцо. Схематически этот интересный процесс можно представить следующим образом (рис. 142). Белок А, находящийся В области репликационной вилки на 5 -конце вытесненной цепи, узнает свое место на границе между З -концом полностью вытесненного генома [(-т-)цепи1 и 5 -концом следующего генома, еще находящегося в дуплексе. Узнав это место, белок А вносит в него разрыв при этом он отсоединяется от уже вытесненной цепи и присоединяется к 5 -концевому нуклеотиду (+)цепи, находящейся в дуплексе. Одновременно 5 - и З -концы вытесненной (-+-)цепи лигируются, и те.м самым она превращается в кольцо. Все эти реакции ос>ществляются одномоментно (точнее — сопряженно) н без затраты внешней энергии. [c.273]

Механизм действия ДНК-полимеразы I, описываемый уравнением (15-2), обеспечивает лишь прямой путь образования комплементарной цепи ДНК каким образом может осуществляться копирование двухцепочечной ДНК, с помощью этого механизма нельзя объяснить. Одна из проблем состоит в том, что для копирования двухцепочечной ДНК две цепи должны расплестись и отделиться одна от другой. Если расплетание цепей и репликация происходят лишь в одной репликационной вилке, как это следует нз экспериментов Кернса, то для того, чтобы хромосома Е. oli могла полностью реплицироваться за 20 мин, вся молекула должна раскручиваться со скоростью 300 оборотов в 1 с. Кроме того, для осуществления процесса репликации в хромосоме должно быть образование типа шарнира (или, по крайней мере, разрыв в одной из цепей) [уравнение (15-3)]. [c.197]

Более серьезная проблема связана с тем, что цепи ДНК ориентированы в противоположном направлении. Это означает, что присоединение новых нуклеотидов к одной из цепей в репликационой вилке должно происходить с З -конца, а к другой — с 5 -конца. Из этого следует, что для осуществления специфической полимеризации должно существовать два типа ДНК Полимераз, по одной для каждого из концов. Тем [c.197]

В хромосоме Е. oli содержится ДНК длиной больше 1 мм, упакованная в клетке, длина которой пе превышает 2 мкм. Длина диплоидной ДНК, содержащейся в клетках человека, размер которых не превышает 20 мкм, достигает 1,5 м. Расплетание двойных спиралей ДНК в репликационных вилках требует быстрого вращения цепей (разд. А, 3,а). Хотя с чисто химической точки зрения процесс расплетания 3000 оснований за одну секунду не представляет проблемы, все же трудно представить себе, как две копии реплицируемой хромо-со.мы даже в клетках Е. oli могут разделяться, не запутываясь. Частично ответить на этот вопрос можно, если вспомнить о существовании ДНК-расплетающпх белков (разд. Д, 5, в), а также ДНК-релаксирую-щих , или раскручивающих , ферментов [185, 186] (см. также рис. 2-27). Важную роль играет при этом также организация хромосомы. [c.271]

Радиоавтографические исследования подтвердили двустороннюю направленность процесса репликации у Е. соИ в опытах с использованием особых штаммов ауксотрофов по аминокислотам, характеризующихся низким содержанием нуклеозидтрифосфатов. Добавление аминокислот после голодания вызывало инициацию репликации с лаг-периодом, равным всего 6 мин. Клетки метили Н-тимидином, а после того, как репликационные вилки продвигались на небольшое расстояние от места начала репликации, клетки К]ратковременно метили (импульсная метка) Н-тимидином с очень высокой удельной радиоактивностью. При этом на радиоавтографах можно было четко видеть двусторонне направленные репликационные вилки [190] (рис. 15-28). [c.273]

Во-вторых, со сложными структурными перестройками хроматина связана репликация ДНК- Как будет обсуждаться ниже, в момент прохождения репликационной вилки ДНК сбрасывает гистоны и почти сразу после этого нуклеосомы реконструируются на ДНК- Следовательно, должны существовать механизмы, которые обеспечивают транспорт новосинтезированных гистонов из цитоплазмы в ядро и сборку нуклеосом на ДНК- [c.234]

Функцию раскручивания (расплетения) двойной спирали ДНК в репликационной вилке, происходящего за счет энергии гидролиза АТФ, выполняет специфический гер-белок, названный хеликазой (мол. масса 300000). Образовавшиеся на определенное время одноцепочечные участки ДНК служат в качестве матрицы при репликации и стабилизируются при помощи особых белков, связывающихся с одноцепочечной ДНК (ДНК-связывающие белки) и препятствующих обратному комплементарному взаимодействию цепей ДНК (мол. масса 75600). В связи с этим их иногда называют дестабилизирующими двойную спираль белками. Имеются, кроме того, особые ферменты топоизомеразы (у прокариот одна из них названа ДНК-гиразой), которые играют особую роль в сверхспирализации, обеспечивая как репликацию, так и транскрипцию ДНК. Эти ферменты наделены способностью не только создавать супервитки, но и уничтожать суперспирализацию путем сшивания образующихся разрывов или разрезания ДНК. Наконец, открыты специальные ферменты, редактирующие ДНК, т.е. осуществляющие вырезание и удаление ошибочно включенных нуклеотидов или репарирующие повреждения ДНК, вызванные физическими или химическими факторами (рентгеновское излучение, УФ-лучи, химический мутагенез и др.). [c.480]

Этап И — элонгация синтеза ДНК—включает два кажущихся одинаковыми, но резко различающихся по механизму синтеза лидирующей и отстающей цепей на обеих материнских цепях ДНК. Синтез лидирующей цепи начинается с синтеза праймера (при участии праймазы) у точки начала репликации, затем к праймеру присоединяются дезоксирибонуклеотиды под действием ДНК-полимеразы III далее синтез протекает непрерывно, следуя шагу репликационной вилки. Синтез отстающей цепи, напротив, протекает в направлении, обратном движению репликационной вилки и начинается фрагментарно. Фрагменты всякий раз синтезируются раздельно, начиная с синтеза праймера, который может переноситься с готового фрагмента при помощи одного из белковых факторов репликации в точку старта биосинтеза последующего фрагмента противоположно направлению синтеза фрагментов. Элонгация завершается отделением олигорибонуклеотидных праймеров, объединением отдельных фрагментов ДНК при помощи ДНК-лигаз и формированием дочерней цепи ДНК. Нельзя исключить, однако, возможности сопряженного и согласованного механизма синтеза лидирующей и отстающей цепей ДНК при участии полимераз и всего комплекса праймасом. [c.486]

Предполагают, что праймосома собирается в каком-то одном участке с последующим перемещением по одноцепочечной ДНК к сайтам,где инициируется синтез затравки Направление движения праймосомы противоположно направлению синтеза ДНК отстающей цепи, но синхронно движению репликационной вилки По расчетным данным репликация ДНК у прокариот (вместе с [c.170]

Таким образом, весь катализируемый ферментгами процесс репликации ДНК можно подразделить на 3 этапа инициацию, элонгацию (рост цепи) и терминацию В процессе инициации происходит разделение нитей ДНК с образованием репликационной вилки, формирование праймосомы и синтез затравочной РНК Этап роста цепи, или элонгации, реализуется в синтезе ДНК с помощью ДНК-полимераз Терминация, или окончание синтеза ДНК, происходит благодаря выключению реакции с помощью специфического "стоп-сигнала" от специального кодона (терминатора) в матричной цепи [c.171]

Модель Кэрнса объясняет механизм репликации кольцевой ДНК- Согласно этой модели удвоение всегда начинается с одной и той же точки и идет всегда в одном направлении с помощью своеобразного шарнирного механизма шарнир расположен в стартовой точке и дает возможность свободно вращаться неудвоенной части молекулы. Первоначально модель Кэрнса основывалась на радиоавтографических данных, свидетельствовавших о существовании репликационной вилки Шарнир может возникнуть в результате поочередного действия эндонуклеазы и лигазы, разрывающих и вновь соединяющих кольцевую молекулу ДНК. Радиоавтографические данные Кэрнса можно объяснить двумя вилками, которые движутся от общего начала в противоположном направлении. Такой двунаправленный синтез ДНК обнаружен в клетках кишечной палочки и подтверждается методами генетического анализа. Несмотря на то, что проблема раскручивания ДНК продолжает оставаться дискуссионной, все же результаты исследований указывают на то, что каждая из исходных цепей ДНК полностью сохраняется в течение всего периода репликации. [c.60]

О механизме репликации ДНК см. также Модель Кэрнса, Репликационная вилка, ДНК, Модель разматывающегося рулона, ДНК-зависимая ДНК-полимераза, Полуконсервативная модель [c.74]

Двойной линией показаны две полинуклеотидные цепи ДНК хромосомной двойной спирали, прерывистыми линиями — цепи, не содержащие метки, сплошными — меченые цепи. За две генерации до выделения хромосомы (Og) полностью немеченная ДНК родительской клетки находилась в той же стадии на Vs завершенной репликации, как и ее внучатые ядра (2,0 g), показанные на фиг. 98. Допустим, что точка pi является точкой начала репликации, а Рг — точкой, в которой находится репликациоиная вилка. Спустя некоторое время (0,15 g) репликационная вилка передвинулась в точку рз после этого добавляли Н-тимин. и все вновь синтезированные цепи ДНК содержали метку Н. Спустя Ve времени генерации (0,3 g) репликации хромосомы завершалась, так как репликационная вилка достигала р,. Две дочерние хромосомы содержали наполовину меченные двойные спирали от Рз до pi, но были совершенно не мечены в остальной части. Проследим теперь судьбу одной из дочерних хромосом, в которой репликационная вилка достигла точки рз спустя Va времени генерации (1,0 g). На этой стадии участки А к Б. я также участок В от рз до pi содержали наполовину меченные двойные спирали сектор В от рз до Рз совершенно не содержал метки. Спустя /з времени генерации (1,3 g) репликационная Y-вилка снова достигла pi. Две внучатые хромосомы содержали полностью меченные двойные спирали от р, до pi и меченные наполовину в остальной части. Проследим теперь за двумя внучатыми хромосомами, в которых репликационная вилка достигла р, спустя Vs времени генерации (2,0 g), и в результате образовались хромосомы, по характеру распределения метки совершенно подобные той, которую удалось наблюдать на радиоавтографе, приведенном [c.204]

Рассмотрим молекулу ДНК, вступающую в репликацию. Ее нереплицированная область представляет собой родительскую двухцепочечную ДНК, которая открывается в уже реплицировавшейся области, состоящей из двух дочерних двухцепочечных ДНК. Точка, в которой происходит репликация, получила название репликационной вилки (иногда называемой точкой роста). Репликационная вилка движется последовательно вдоль ДНК от ее стартовой точки (рис. 31.2). [c.397]

Репликация может осуществляться либо в одном, либо в двух направлениях. На рис. 31.3 показано, что это зависит от количества репликационных вилок, которые отходят от точки начала репликации. При однонаправленной репликации вдоль ДНК движется одна репликационная вилка. При двунаправленной репликации от точки начала в противоположных направлениях расходятся две репликационные вилки. [c.397]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология