ДНК Полимераза реплицирующие

Кроме явных преимуществ ретровирусы как молекулярные векторы имеют и тот недостаток, что они относительно нестабильны генетически. По имеющимся оценкам, частота мутирования ретровирусов и их гибридных вариантов достигает 0,5 % в расчете на цикл репликации. Это связано, по-видимому, с низкой корректирующей активностью (или ее полным отсутствием) у ферментов ревертазы и РНК-полимеразы, реплицирующих вирусный геном. [c.408]

Одна из проблем связана с тем, что ДНК-полимеразы способны присоединять новые мономеры только к З -концу ДНК. Мы уже видели, что при репликации хромосомы Е. соИ обе цепи в месте нахождения репликативной вилки реплицируются одновременно. В то же время мы знаем, что в двухцепочечной ДНК цепи антипараллельны. Это означает, что рост дочерних цепей также должен происходить антипараллельно. В репликативной вилке находятся З -конец одной растущей цепи и 5 -конец другой. Из того что ДНК-полимераза может присоединять нуклеотиды только к З -концу и не может присоединять их к 5 -концу, следует, что ДНК-полимераза способна удлинять только одну из двух растущих цепей в направлении движения репликативной вилки. Тогда возникают вопросы. Быть может, существуют два класса ДНК-полимераз, и представители одного из них присоединяют остатки только к З -концу, а другого-только к 5 -концу Или же существует такая ДНК-полимераза, которая может удлинять цепь как с 5 -, так и с З -конца Или же, наконец, одна из цепей реплицируется ферментами, движущимися в направлении, противоположном направлению движения репликативной вилки [c.903]

Механизм действия ДНК-полимераз эукариот подобен таковому у прокариот. Отличия в процессе репликации заключаются в следующем хромосома эукариот имеет линейную структуру, на обеих цепях расположено множество репликонов и соответствующее количество терминаторов. Линейность ДНК эукариот является причиной проблем, которых не существует у прокариот, имеющих кольцевую ДНК. В отличие от лидирующей цепи, которая реплицируется полностью, праймер, находящийся у З -конца отстающей цепи, разрушается и не реплицируется при помощи ДНК-полимераз. Для предотвращения укорачивания цепи на концах хромосомы находятся теломеры — участки нереплицируемой ДНК. На этом участке ДНК может синтезироваться праймер, и полнота репликации сохранится. Теломера состоит из большого числа повторов, например у человека ТТАГГГ. Матрицей для теломеры является РНК, а специальный фермент теломераза, представляющий собой обратную транскриптазу, присоединяет эти фрагменты к З -концу для сохранения исходных размеров хромосомы. [c.453]

Некоторые вирусные РНК реплицируются с помощью РНК-зависимой РНК-полимеразы [c.921]

Единичная (+) цепь ДНК (А=11%, Г=39%, Ц=26%, Т=24%) реплицируется ДНК-полимеразой с образованием комплементарной —) цепи ДНК. Образовавшаяся двухцепочечная ДНК используется затем в качестве матрицы для РНК-полимеразы, транскрибирующей (-) цепь. Определите, процентное соотношение нуклеотидов в синтезируемой РНК. [c.329]

Два существенных гена из категории транскрипции выполняют регуляторную функцию их продукты необходимы для экспрессии поздних генов. У фага Т4 существует прямая связь между репликацией и экспрессией поздних генов. Только активно реплицирующаяся ДНК может быть использована в качестве матрицы для транскрипции поздних генов. Это объясняется следующими причинами бактериальная РНК-полимераза модифицируется таким путем, что ей становятся необходимы некоторые свойства, присущие только реплицирующейся ДНК (вероятно, наличие разрывов). Это обеспечивает образование белковых компонентов фага (которых очень много) в количествах, соответствующих пулу наличной ДНК. [c.208]

Ретровирусные векторы имеют тот серьезный недостаток, что все они генетически нестабильны. Это может проявляться либо в форме массированных делеций, которые легко обнаруживаются с помощью блот-гибридизационного анализа, либо в виде точ-ковых мутаций, которые труднее детектировать и потому они более коварны. По всей видимости, РНК-полимераза и обратная транскриптаза, реплицирующие вирусный геном, не обладают сколько-нибудь заметной корректирующей активностью и частота спонтанных мутаций у ретровирусов необычайно высока [14, 20]. По имеющимся оценкам, частота мутирования ретровирусных векторов достигает 0,5% в расчете на каждый цикл [c.304]

В процессе репликации двуспиральная структура ДНК локально расплетается в нескольких местах одновременно. Из этих мест репликация идет в обоих направлениях до встречи реплицирующихся участков. Новая цепь синтезируется ДНК-полимеразой и на всех участках соблюдается полярность сборки полимера считка идет от З -конца одной цепи к ее 5 -концу, а синтезируется комплементарная цепь в направлении 5 -> 3. В процессе репликации ДНК взаимодействует комплекс факторов, включающий ДНК-полимеразу, факторы начала репликации и компонент, ответственный за локальное расплетание двойной цепи ДНК (см. схему). [c.311]

Некоторые вирусы, в частности паповавирусы, аденовирусы и герпесвирусы, используют для репликации ДНК-полимеразы. У других, например у вируса гепатита В и вируса мозаики цветной капусты, сначала с помощью клеточной РНК-полимера-зы II синтезируется РНК, а затем на ней как на матрице путем обратной транскрипции образуется новая геномная ДНК при этом обратная транскриптаза кодируется вирусным геномом. Ретровирусы также образуют обратную транскриптазу, которая копирует одноцепочечную геномную РНК с образованием дуплексной ДНК, которая затем встраивается в клеточный геном и находится там в виде провируса новые вирусные геномы образуются с помощью клеточной РНК-полимеразы (разд. 2.2.а и 5.7.г). Другие РНК-содержащие вирусы, например полиовирусы и вирус ящура, реплицируются при непосредственном копировании РНК с помощью РНК-полимераз, кодируемых вирусом (разд. 2.5.). [c.344]

Нуклеотидный состав новосинтезиро-ванной ДНК зависит от характера матрицы, а не от относительного количества четырех нуклеотидов-предшественников. Образующаяся ДНК имеет тот же нуклеотидный состав, что и двухспиральная матричная ДНК. Из этого следует, что под действием ДНК-полимеразы реплицируются обе цепи матричной ДНК. [c.24]

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]

В основу одной из моделей рекомбинации были положены данные, полученные при изучении фагов к и Т4. Согласно этой модели, ген ехо -фага % (рис. 15-22) не нужен для репликации, но необходим для -общей рекомбинации. Продуктом этого гена является, как это было показано, 5 -3 -экзонуклеаза. Возможный механизм действия этого фермента в процессе рекомбинации показан на рис. 15-31. Процесс начи- нается действием эндонуклеазы, осуществляющей одноцепочечные разрывы в произвольных местах двухцепочечных молекул ДНК- Затем вступает в действие специальная экзонуклеаза, которая расширяет эти разрывы, превращает их в незаполненные промежутки. Оставшиеся при этом открытыми гомологические участки одних молекул будут стремиться присоединить комплементарные участки других молекул (рис. 15-31, стадия б) и образовывать Н-образные гетеродуплексные структуры. Перемещение точки ветвления (рис. 15-31, стадия в) приведет к удлинению гетеродуплексного участка и появлению короткой ветви. В случае реплицирующего фага Т4 были получены электронные микрофотографии [221] разветвленных молекул ДНК такого типа, JtaK показанные на рис. 15-29. В результате действия эндонуклеазы на разветвленные структуры (рис. 15-31, стадия г) будут образовываться надрезы . Любые одноцепочечные промежутки могут быть заполнены при помощи ДНК-полимеразы (рис. 15-31, стадия в), а разрывы могут быть сшиты полинуклеозид-лигазой. [c.282]

Ключевую роль в процессе репликации играют реплицирующие ДНК-полимеразы, которые осуществляют матричный синтез ДНК из дезоксинуклеозидтрифосфатов. Фермент синтезирует нить ДНК, комплементарную родительской нити (называемой матрицей), последовательно присоединяя к З -концу растущей цепи мононуклео-тидные звенья, комплементарные звеньям матрицы (рис. 230). При этом ДНК-полимераза катализирует нуклеофильную атаку З -ОН-группы концевого нуклеотида растущей цепи иа а-фосфатную группу дезоксинуклеозидтрифосфата, отбираемого ферментом на основе его комплементарности соответствующему звену матрицы. В результате отщепляется пирофосфат и образуется фосфодиэфирная саязь. Растущая цепь удлиняется на одно звено, и процесс повторяется с новым дезоксинуклеозидтрифосфатом. Для того чтобы ДНК-полимераза могла начать синтез, необходимо существование уже готового фрагмента ДНК или РНК, комплементарного матрице и содержащего свободную З -ОН-группу. Этот фрагмент называют затравкой. В процессе синтеза дочерних цепей родительская даух-цепочечная ДНК расплетается, образуя структуру, по форме напоминающую латинскую букву Y. Такая структура называется репликативной вилкой. [c.407]

Клетки Е. oli содержат три различных ДНК-полимеразы, обозначаемые I, II и III (табл, 28-1). Наиболее широко распространенная из них-это ДНК-полимераза I, тот фермент, который был описан выше. Хотя Корнберг показал, что этот фермент способен реплицировать в пробирке целую молекулу ДНК мелкого вируса фХ174 с образованием биологически активной дочерней ДНК, мы знаем, что ДНК-полимераза 1-это не главный фермент, осуществляющий элонгацию ДНК в клетке. ДНК-полимераза I действительно принимает участие в репликации, но, как мы увидим позже, особым образом. [c.902]

Синтез новой цепи РНК происходит в направлении 5 -> 3. РНК-репликаза не может использовать в качестве матрицы ДНК для этой цели ей необходима РНК. В отличие от ДНК-и РНК-полимераз РНК-репликазы обладают специфичностью к матрице. Так, РНК-репликаза фага Q 3 способна использовать в качестве матрицы только РНК этого вируса, а РНК клетки-хозя-ина этим ферментом не реплицируются. Это обстоятельство объясняет, почему РНК-содержащие вирусы имеют преимущество при репликации своей РНК в клетке-хозяине, содержащей большое число РНК других видов. [c.921]

Состав оснований транскрипта РНК. Цепь ДНК, содержащая 10 нуклеотидных остатков в соотношении А-21%, G-29%, С-29% и Т-21%, реплицируется при помощи ДНК-полимеразы с образованием комплементарной цепи. Полученную двухцепочечную ДНК затем используют в качестве матрицы для РНК-полимеразы, которая транскрибирует новую цепь ДНК. В результате синтезируется РНК такого же размера, как матрица. [c.925]

Компоненты крупных ДНК-содержащих вирусов и несколько менее крупных вирусов животных синтезируются в клетке-хозяине, по-видимому, обычным образом [246, 247, 265]. Иными словами, при размножении вируса протекают два процесса с одной стороны, это репликация ДНК, с другой — транскрипция ДНК в информационную РНК и последующая трансляция РНК в белок. Реплицируется ДНК, вероятно, как единое целое, т. е. от одного конца молекулы до другого. Необходимые для этого ДНК-полимераза и лигаза, хотя и похожи на ферменты хозяина, все же в случае большинства вирусов животных, вероятно, вирусоспецифичны. Поэтому при размножении вируса процессы транскрипции (синтезируемой информационной РНК) и трансляции (синтез белков, а следовательно, и ферментов) должны быть запущены раньше, чем начинается репликация вирусной ДНК, если для процесса репликации необходимо присутствие вирусоспецифичных ферментов. Эти процессы, по крайней мере на первых этапах, должны осуществляться с участием ферментных систем хозяина. Процесс транскрипции находится под контролем разнообразных регулирующих механизмов, благодаря чему одни участки транскрибируются раньше, другие — позже. Оказалось, что процессы репликации вируса во всех случаях можно подразделить на ранние, средние и поздние (т. е. синтез иРНК и белков). Функции многих продуктов этих процессов неизвестны, но несомненно, что среди продуктов ранних генов есть такие, которые блокируют синтез ДНК и белков хозяина. [c.234]

Вопрос об идентификации фермента, реплицирующего ДНК в клетке, служил предметом живой полемики. В Номенклатуре ферментов, опубликованной в 1972 г. [1266], под кодовым номером 2.7.7.7 значится одна ДНК-полимераза, и в настоящее время этот фермент известен как ДНК-полимераза I. Однако было показано, что у бактерий имеются четыре разные ДНК-поли-меразы эти ферменты были разделены и очищены. В течение примерно десяти лет, начиная с 1959 г., полагали, что ДНК-полимераза I, свойства которой рассмотрены в обзоре Корн-берга и др. [1257], является ферментом, ответственным за биосинтез ДНК. Но позже стало ясно, что активность этого фермента недостаточна, чтобы обеспечить наблюдаемую скорость биосинтеза более того, было обнаружено, что мутант Е. oli, у которого этот фермент отсутствует, синтезирует ДНК с нормальной скоростью [1048, 1687]. [c.13]

Таким образом, очищенная полимераза III обладает характерными свойствами, присущими биологически активному ДНК-реплицирующему ферменту. Имеется, однако, одно исключение она не может самостоятельно копировать очень длинные цепи ДНК, для этого необходимо присутствие дополнительных факторов. Было выделено два белковых фактора, которые при добавлении к очищенной полимеразе III позволяют ей быстро копировать очень длинные молекулы ДНК и очень длинные искусственные полидезоксирибонуклеотидные матрицы. Механизм их действия еще изучается данные о состоянии вопроса на 1975 г. суммированы в работе [1517], с. 59—61. [c.16]

До сих пор мы условно допускали, что репликационная вилка представляет собой сайт, в котором синтезируются обе новые цепи ДНК. В линейной молекуле независимо от того, идет репликация в одном или в двух направлениях, движение вилки (вилок) формирует глазок (рис. 31.4). Если матрицей служит кольцевая ДНК, реплицирующаяся молекула принимает форму 9-струк-гуры (рис. 31.5), однако возможен и другой исход. Предположим, что репликация одной цепи двухцепочечной молекулы начинается в точке начала. Разрез открывает одну цепь, и свободный З -ОН-конец, образовавшийся при этом, нарацдавается с помощью ДНК-полимеразы. Вновь синтезируемая цепь вытесняет исходную родительскую. Последующие события изображены на рис. 31.14. [c.404]

Плазмиды Е. соИ с ослабленным контролем репликации для инициации репликации используют РНК-полимеразу и ДНК-поли-меразу I. Элонгацию ведет ДНК-полимераза III. В каждой бактериальной кчетке содержится в среднем 40—50 плазмидных копий, такие плазмиды называют еще мультикопийными. Разница между строгим и ослабленным контролем репликации плазмид особенно заметна, когда клетки переходят из экспоненциальной фазы роста в стационарную. При этом плазмиды со строгим контролем и бактериальная хромосома перестают реплицироваться, в то время как плазмиды с ослабленным контролем продолжают дупликацию, и их масса в клетке может достигать массы бактериальной ДНК Аналогичная картина наблюдается и в условиях остановки синтеза белков, например при добавлении в среду хло-рамфеникола. Каждый раунд репликации бактериальной ДНК и плазмид со строгим контролем требует синтеза инициирующих белков, поэтому синтез этих ДНК останавливается. Плазмиды же с ослабленным контролем в таких условиях способны инициировать новые раунды репликации, поэтому их число может достигать нескольких тысяч на клетку. [c.67]

Исследования, проведенные в начале 1960-х годов на реплицирующихся хромосомах, в которые в качестве импульсной метки вводили радиоактивный предшественник ДНК Н-тимидии, выявили особую четко ограиичеиную область репликации, перемещающуюся вдоль родительской спирали ДНК. Эта активная область из-за своей У-образной формы была названа репликационной вилкой. Именно в ней с помощью мультиферментного комплекса, содержащего ДНК-полимеразу, синтезируются дочерние молекулы ДНК [c.287]

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]

Как отмечалось выше, невозможность полностью реплицировать конец молекул линейных ДНК с помощью ДНК-полимеразы привела к появлению на концах эукариотических хромосом специфических последовательностей ДНК, названных теломерами Гем. разд. 9.1.2). У таких разных организмов, как простейшие, грибы, растения и млекопитающие, эти участки имеют одинаковое строение. Они состоят из многих, расположенных друг за другом повторов одной короткой последовательности, которая содержит блок G-нуклеотидов (рис. 9-59, А). G-богатая теломерная последовательность всегда расположена на З -конце молекулы ДНК и, по-видимому, складывается в специальную структуру, которая защищает конец хромосомы. Предполагаемый механизм репликации ДНК теломеры ресничного простейшего Tetrahymena приведен на рис. 9-59, Б. [c.138]

Следующая трудность возникает из наблюдений, что ДИ РНК вируса гриппа происходят предпочтительнее, если не исключительно, из генов полимеразы, и анализ последовательпости не обнаруживает ни одной уникальной структурной черты генов полимеразы, которая бы отвечала за эту идиосинкразию. Кроме того, не было определено, имеет ли место малое количество неполимеразных ДИ РНК из-за неспособности этих ДИ РНК зарождаться или продолжать существовать и эффективно реплицироваться во время этапов экстракопирования. [c.262]

Главной репликативной ДНК-полимеразой является полимераза а. Ведущую роль в репликации ядерной ДНК наряду с а-полимеразой выполняет ДНК-полнмераза б предполагается, что 5-полимераза осуществляет непрерывный синтез лидирующей цепи ДНК, а а-полимераза — синтез фрагментов Оказаки запаздывающей цепи. ДНК-полимераза р не участвует в репликации ДНК и является целиком репаративным ферментом, а ДНК-полимераза у реплицирует митохондриальную ДНК. [c.13]

Дальнейшие попытки выделить из клеток бактерий истинную репликазу были связаны с применением генетических методов. Были получены мутанты polA с условным проявлением (в частности, температурочувствительные), лишенные при непермиссивных условиях активности ДрК-полимеразы I, как стали называть фермент А. Корнберга. Эти мутанты сохраняли жизнеспособность даже при непермиссивных условиях. Это еще раз подтвердило, что ДНК-полимераза I не является ферментом, реплицирующим ДНК in vivo. [c.127]

Р. Оказаки, используя очень кратковременное (несколько секунд) мечение реплицирующейся ДНК с помощью Н-тимидина, показал, что значительная часть вновь синтезированной ДНК выделяется в виде коротких меченых фрагментов 1000— 2000 нуклеотидов. Эти фрагменты, получившие название фрагментов Оказаки, соответствуют коротким участкам репликации второй комплементарной цепи. На ней ДНК также синтезируется в направлении 5 —3. Каждый фрагмент Оказаки инициируется коротким полирибонуклеотидом (около 10 звеньев), который и служит затравкой для дальнейшего роста полидезоксирибонуклео-тида (рис. 6.11). После удаления РНК и заполнения бреши с помощью ДНК-полимеразы I фрагменты соединяются ковалентно. Эту реакцию выполняет фермент ДНК-лигаза, замыкающая фос-фодиэфирные связи. [c.128]

Функция есть феномен, проявляющийся в результате активности какого-либо органа (S hoffeniels, 1976). Это определение правильно на физиологическом уровне. Однако на молекулярном уровне, например для случая репликации ДНК и транскрипции, функция становится результатом координированной активности ряда макромолекул. Важно помнить, что сама по себе ДНК не может реплицироваться или транскрибироваться. Эти функции могут ею выполняться только во взаимодействии с несколькими ферментами, такими как ДНК-и РНК-полимеразы. Функция осуществляется в результате специфичного и согласованного взаимодействия между макромолекулами, в данном случае — между белками и нуклеиновыми кислотами. Конкретнее, функция есть результат взаимного узнавания специфичных групп аминокислот и оснований— компонентов макромолекул обоих типов. Таким образом, подобно тому как для функционирования органа требуется сотрудничество различных клеток, так для функционирования макромолекул необходима совместная активность различных видов молекул. На более низких уровнях организации частиц, включая простые молекулы, также необходимо сотрудничество — координация действия различных атомов и [c.178]

Использование Qp-репликазы для амплификации нуклеотидных последовательностей. Этот способ амплификации осуществляется на уровне РНК с использованием РНК-репликазы, которая обычно участвует в репликации геномной РНК колифага Q(3 329]. Соответствующие РНК-матрицы могут быть получены субклонированием требуемых последовательностей в виде фрагментов ДНК, внедренных в последовательности Qp-ДНК под контроль промотора Т7-РНК-полимеразы в подходящем векторе. С помощью Т7-РНК-полимеразы на ДНК-матрице такого плазмидного вектора можно получать копии РНК, которые будут служить матрицами при синтезе РНК Qp-репликазой in vitro. При более общем подходе к реализации этих идей получают два РНК-зонда, которые гибридизуются с соседними последовательностями анализируемой РНК таким образом, что между ними остается одноцепочечный разрыв, который может быть ликвидирован с помощью Т4-ДНК-лигазы. Оба зонда по отдельности не могут реплицироваться Qp-репликазой, однако, после ковалентного соединения в составе объединенной молекулы становятся для нее хорошей матрицей (рис. 30). [c.248]

Одним из примеров клинически ценного антивирусного препарата может служить ацикловир (ациклогуанозин). Это сильный ингибитор репликации вируса герпеса. Ацикловир фосфорилируется с образованием ацикло-GTP тимидинкиназой, закодированной в геноме вируса герпеса, но не тимидинкиназой нормальной клетки. Ацикло-GTP включается затем в реплицирующуюся вирусную ДНК с участием ДНК-полимеразы, закодированной также в геноме вируса герпеса. Включение ацикло-GTP приводит к прекращению репликации, потому что у него отсутствует З -ОН-груп-па, необходимая для добавления следующего нуклеотида к растущей цепи. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология