Репликационные фрагменты

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]

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]

В 1968 г. Оказаки сообщил, что в процессе репликации в бактериальных клетках появляются короткие фрагменты ДНК, получившие название репликационных фрагментов (или фрагментов Оказаки) [27]. В дальнейшем было сделано еще одно важное открытие—был обнаружен новый фермент ДНК-лигаза [28, 29], способный объединять два фрагмента ДНК в непрерывную цепь. Специфическое действие этого фер.мента заключается в репарации ( залечивании ) одноцепочечных разрывов ДНК- Разорванная цепь молекулы ДНК содержит, как это видно из уравнения (15-4), свободные З -гидроксильную и 5 -фосфатную группы, которые должны быть соединены. ДНК-лигаза Е.соИ активи- [c.198]

ДНК-полимераза удлиняет эту цепь РНК, используя для синтеза ре-лликационных фрагментов дезоксирибонуклеозидтрифосфаты. Синтез происходит вдоль обеих цепей в направлениях, указанных в уравнении (15-3). В дальнейшем затравочные РНК-концы отщепляются. Бреши в синтезированной цепи заполняются за счет дальнейшей работы полимеразы, а надрезы сшиваются под действием лигазы. Согласно этому механизму, одна цепь может синтезироваться непрерывно по всей длине, а другая должна образовываться дискретно, присоедине нием репликационных фрагментов. Однако у некоторых организмов обе цепи могут синтезироваться дискретно. [c.199]

Репликационные фрагменты и ДНК-лигаза [c.198]

В связи с антипараллельной структурой двух цепей дуплексной ДНК возникает проблема их репликации. При движении репликационной вилки дочерние цепи должны синтезироваться на обеих родительских цепях. Вилка перемещается в направлении от 5 - к З -концу на одной цепи и от 3 - к 5 -концу на другой. Однако нуклеиновые кислоты синтезируются только в направлении от 5 - к З -концу. Противоречие разрешается благодаря тому, что цепь в действительности синтезируется в виде коротких фрагментов с обычной 5 - З -полярностью. Их последующее объединение приводит к росту цепи в 3 - 5 -направлении. [c.416]

Рассмотрим область, находящуюся рядом с репликационной вилкой (рис. 32.10). Если молекула ДНК раскручена, то на одной цепи синтез может идти непрерывно в направлении 5 - 3. Эта цепь получила название ведущей. Однако на другой цепи участок одноцепочечной родительской ДНК должен быть раскрыт, и тогда на нем синтезируется сегмент ДНК в направлении, обратном движению репликационной вилки. Эта цепь получила название отстающей. В направлении 5 - 3 синтезируется серия таких фрагментов, которые затем соединяются, образуя интактную отстающую цепь. Такой способ синтеза назван прерывистой репликацией. [c.417]

Описанные выше факты поставили проблему, касающуюся специфичности синтеза фрагментов Оказаки. Какой фермент отвечает за синтез РНК-затравки Осуществляется ли начало и остановка ее синтеза в специфических последовательностях, или эти события определяются организаций репликационной вилки Продолжается ли синтез фрагмента Оказаки до встречи со смежным фрагментом, или существуют специфические точки терминации [c.419]

Рве. 9-15. Двумерный гель-электрофорез молекул с одним разветвлением (А), симметрично расположенным репликационным глазком (Б), двумя разветвлениями (В) и асимметрично расположенным репликационным глазком (Г) (задача 9-19). В верхней части рисунка изображены промежуточные формы, образующиеся в процессе репликации условного фрагмента длиной 1 т.п.и. В нижней части рисунка показано, как такие интермедиаты процесса репликации распределяются в геле. [c.143]

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]

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]

ТОВ, которые ТОЛЬКО позднее соединяются в ковалентно связанные непрерывные цепи в результате действия ДНК-лигазы. Как показано на фиг. 105, такое предположение может разрешить дилемму одновременного роста обеих антипараллельных полинуклеотидных цепей. Если репликация ДНК представляет собой микроскопически прерывистый процесс, как предполагал Оказаки, тогда синтез обеих антипараллельных цепей А и В можно рассматривать как процесс, протекающий в результате одной химической реакции, катализируемой ДНК-полимеразой, а именно как процесс связывания З -ОН-группы самого последнего нуклеотида, который уже включился в образующуюся цепь, с 5 -а-фосфатом следующего нуклеозидтрифосфата, который должен присоединиться к цепи. Таким образом, все короткие фрагменты образующейся А-цепи будут расти в том же направлении, в каком происходит движение репликацион-ной Y-вилки, а все короткие фрагменты образующейся В-цепи будут расти в противоположном направлении. [c.213]

Выделенный фрагмент ДНК, несуший точку начала репликации, можно использовать для исследования отдельных функций репликации, таких, как акт инициации репликации, контроль частоты событий инициации и сегрегация реплицированных хромосом в дочерние клетки. Выделение мутантов, дефектных по любой из этих функций, дает возможность идентифицировать последовательности, контролируюшие каждое репликационное событие. [c.399]

Образование фрагмента Оказаки на отстающей цепи связано с синтезом ДНК комплементарной одноцепочечной области, образуемой при движении репликационной вилки. Для изучения событий инициации и продолжения синтеза такой цепи ДНК в качестве матриц были использованы три одноцепочечные ДНК фагов. Каждый из этих фаговых геномов представлен кольцевой одноцепочечной ДНК, получившей название вирулентной или (-1- )-цепи. На рис. 33.1 показано, что синтез комплементарной, или (- )-цепи, превращает геном в двухцепочечную кольцевую репликативную форму (РФ) ДНК. Она может находиться в виде или релаксированного кольца (РФП) или суперспирализованного кольца (РФ1). Синтез комплементарной цепи рассматривается как аналог синтеза отстающей цепи двухцепочечной ДНК. [c.421]

Использование линейных фрагментов ДНК фага фХ174 позволило идентифицировать связь между уникальным сайтом предзатравочного комплекса и множественными сайтами инициации синтеза затравок. Праймосома, по-видимому, перемещается первоначально в направлении, противоположном направлению удлинения цепи-вдоль родительской цепи от 5 - к З -концу. На рис. 33.4 показано, что такая ситуация соответствует условиям инициации синтеза фрагментов Оказаки отстающей цепи дуплексной ДНК. При продвижении репликационной вилки со стороны 3 образуется одноцепочечная [c.423]

Рис. 33.4. Для образования отстающей цепи праймосома следует вдоль матрицы за репликационной вилкой в направлении > ->3, периодически инициируя синтез фрагментов Оказаки.

Если роль расплетающего белка в репликационной вилке приписывается белку Rep правильно, то возникает вопрос, каким образом мутанты гер реплицируют бактериальную ДНК, не обладая способностью разделять цепи ДНК фага фХ174. Жизнеспособность фага М13 также ависит от R p-белка в мутантных клетках гер потомство (одноцепочечной) фаговой ДНК не может быть получено из кольцевой молекулы, имеющей репликативную форму. Однако если в ДНК фага М13 внедрен фрагмент Е. соН, содержащий область инициации, то ДНК реплицируется, Следовательно, ДНК двух указанных фагов нуждается в белке Rep для репликации, а ДНК бактериальной клетки способна реплицироваться без него. У Е. соИ, по-видимому, существует какой-то другой (неизвестный) механизм, с помощью которого происходит инициация разделения цепей и далее цепи поддерживаются в разделенном состоянии. [c.425]

С того момента, как возникла репликационная вилка, для ДНК-полимеразы, синтезирующей ведущую цень, всегда есть спаренный 3 -коиец- необходимый ей для того, чтобы начать синтез новой цепи. Иначе обстоит дело с ДНК-полимеразой, ответственной за синтез отстающей цени. Ей требуется всего каких-нибудь 4 с для того, чтобы синтезировать один короткий фрагмент ДНК, после чего она должна переключиться на синтез совсем другого фермента на новом участке матричной цепи, расположенной на некотором расстоянии от первого (см. рис. 5-39). Для этого ей всякий раз нужна затравка со спаренным З -концом, а следовательно, нужен и механизм, способный производить такие затравки. В этот механизм входит фермент, называемый ДНК-праймазой. Она синтезирует из рибонуклеозидтрифосфатов короткие РНК-затравки (праймеры), состоящие у эукариот примерно из 10 нуклеотидов (рис. 5-42). Эти затравки синтезируются с определенными интервалами на матрице для отстающей цепи здесь их наращивает ДНК-нолимераза, начиная, таким образом, всякий раз новый фрагмент Оказаки. Молекула ДНК-полимеразы продолжает это наращивание до тех пор, пока она не достигнет РНК-затравки. присоединенной к 5 -концу предыдущего фрагмента ДНК. Чтобы обеспечить образование непрерывной цепи ДНК из многих таких фрагментов, в действие вступает особая система репарации ДНК, быстро удаляющая РНК-затравку и заменяющая ее на ДНК. Завершает процесс ДНК-лигаза, соединяющая З -конец нового фрагмента ДНК с 5 -концом предыдущего фрагмента (рис. 5-43). [c.291]

Эффективность репликации сильно возрастает вследствие гесного объединения всех этих белковых компонентов. Молекула праймазы непосредственно сцеплена с ДНК-геликазой, образуя вместе с нею на отстающей цепи структуру, называемую праймосомой, которая движется с репликационной вилкой и по ходу своего движения синтезирует РНК-затравки. Молекула ДНК-полимеразы, работающая на отстающей цени, также движется совместно с остальными белками, синтезируя ряд новых фрагментов Оказаки ради этого, как полагают, цепь ДНК, которая служит для нее матрицей, складывается сама на себя, как это показано на рис. 5-47. Репликациоипые вилки оказываются, таким образом, объединены в одну крупную структуру (с общей массой > 10 дальтон), быстро перемещающуюся вдоль ДНК и обеспечивающую [c.293]

Позади репликационной мащины но ходу ее движения остается на отстающей цени ряд несщитых фрагментов Оказаки, все еще содержащих на своем 5 -конце РНК-затравки, необходимые для инициации на синтеза. Эти РНК-затравки должны быть удалены, а фрагменты сщиты при помощи репарирующих ферментов, работающих позади репликационной вилки (см. рис. 5-43). [c.294]

Рис. 5-47. Схема, иллюстрирующая современные представления о расположении репликациоиных белков в движущейся репликационной вилке. Вместо двумерной структуры, изображенной на рис 5-46, здесь показано, как ДНК на отстающей цени складывается, в результате чего возникает комплекс из двух ДНК-полимераз - ведущей и отстающей пени. Кроме того, благодаря складыванию З -конец каждого завершенного фрагмента Оказаки оказывается рядом со стартовым участком следующего такого фрагмента (ср. с рис. 5-46). Находясь в тесном контакте с остальными ренликационными белками, молекула ДНК-полимеразы отстающей цепи может непрерывно работать на одной и той же репликационной вилке, отделяясь от готового фрагмента ДНК, она переходит к ближайшей новой РНК-затравке, чтобы начать синтез следующего фрагмента. Обратите

У эукариот эизимология репликации ДНК пока еще детально не изучена, главным образом потому, что получать здесь необходимые мутантные формы гораздо труднее. Однако схема репликации у прокариот и эукариот в основных чертах, включая геометрию репликационной вилки и потребность в РНК-затравке, по-видимому, одинакова. Главное различие заключается в том, что у эукариот ДНК реплицируется не как таковая, а в виде хроматина, в котором она прочно связана с белками, принадлежащими к классу гистонов. В гл. 8 мы узнаем, что гистоны образуют комплексы в форме дисков, вокруг которых обвивается эукариотическая ДНК, в результате чего возникают регулярно повторяющиеся структуры, называемые нуклеосомами. Нуклеосомы располагаются вдоль молекулы ДНК с интервалами 200 нар оснований. Быть может, именно этим объясняется тот факт, что новые фрагменты отстающей цепи ДНК закладываются у эукариот с интервалами в 10 раз более короткими (от 100 до 200 нуклеотидов), чем у бактерий (от 1000 до 2000 нуклеотидов). Кроме того, если нуклеотиды служат барьерами, на время останавливающими продвижение ДНК-полимеразы. присутствие хроматина (а не голой ДНК) может, вероятно, объяснить и то, что репликапионные вилки движутся у эукариот приблизительно в 10 раз медленнее, чем у бактерий. [c.299]

Еще одно свойство рестрицирующих нуклеаз делает их удобным инструментом для клонирования генов. Многие из них вызывают ступенчатые разрывы, вследствие чего на обоих концах фрагмента ДНК образуются короткие одноцепочечные хвосты . Их называют липкими концами, потому что они способны к комплементарном взаимодействию с любым другим конном, образовавшимся под действием того же фермента Благодаря липким концам, образуемым рестрицирующей нуклеазой, два фрагмента двойной спирали ДНК, происходящие из разных геномов, могут соединиться в одно целое путем спаривания оснований (рис. 5-78). Можно, например, присоединить in vitro фрагмент ДНК, содержащий какой-нибудь ген человека, к хромосоме вируса бактерий и полученную таким путем новую рекомбинантную молекулу ДНК ввести затем в бактериальную клетку. Начав с одной этой рекомбинантной молекулы ДНК, инфицировавшей одн бактериальную клетку, репликационная машина вируса может менее чем за сутки выработать свыше 10 идентичных молекул вирусной ДНК. а значит, точно в такой же мере размножить и присоединенный к ней фрагмент ДНК человека. Вирус, используемый для подобной цели, называют клонирующим вектором. [c.327]

Кроме того, ей присуща экзодезоксирибонуклеазная активность в отношении одноцепочечной ДНК в направлении 3 - 5, т. е. тоже со стороны концевого дезоксирибонуклеозида, а также в направлении 5 - 3 со стороны начального дезоксирибонуклеотида молекулы. В 1-м случае достигается удаление с наращиваемого в процессе синтеза ДНК З -конца молекулы неправильно (ошибочно) присоединенных нуклеотидных остатков, во 2-м—разрушение праймера, необходимого для синтеза фрагментов Оказаки (см. ниже). Последнее очень важно. Так, у мутантов кишечной палочки, утративших эту функцию ДНК-полимеразы I, накапливаются фрагменты Оказаки и биосинтез ДНК приостанавливается. Сейчас полагают, что ДНК-полимераза I имеет большее отношение к созреванию реплицирующейся ДНК, нежели непосредственно к полимеразным процессам в репликационной вилке. Последняя функция более присуща ДНК-полимеразе III. [c.250]

Вопрос, синтезируются ли на одной из цепей родительской ДНК фрагменты Оказаки, т. е. идет ли на ней прерывистый биосинтез цепи дочерней ДНК, а на другой—непрерывный биосинтез цепи дочерней ДНК, остается дискуссионным. Видимо, как правило, происходит прерывистый синтез на обеих цепях родительской ДНК, а сочетание прерывистого и непрерывного является исключением, вполне доказанным для репликации некоторых фаговых ДНК. Решение проблемы одно- или двунаправленной репликации однозначно от точки инициации репликационные вилки распространяются по биспиральной молекуле ДНК в двух противоположных направлениях. [c.255]

Рис. 5-39. Строение репликационной вилки. Обе дочерние цепи строятся в направлении 5 3. Для этого отстающая цепь ДНК должна синтез1 оватъея в виде ряда коротких фрагментов (фрагменты Оказаки).

Справочник химика 21

Химия и химическая технология