Репликативная

Рис. 33. Схема синтеза ДНК в репликативной вилке

Рис. 80. Механизм генетической нестабильности, вызываемой мобильными элементами [При попытке мобильного элемента осуществить репликативную транспозицию а пределах того же репликона. где он находитсн, возникают делеции (слева) или инверсии (справа)]

Рис. 34. Схема возможной организации репликативной вилки

Теперь. можно нарисовать репликативную вилку со всеми дей-ствующи.ми та.м белками (рис. 33). Дуплекс родительской молекулы расплетают две хеликазы — Rep и DnaB — в составе праймосомы. Образующиеся одноцепочечные участки кооперативно покрывает 58В-белок. Холофермент ДНК-полимеразы III едет по одной из матричных цепей в направлении раскрывания вилки и синтезирует ведущую цепь ДНК. По другой матричной цепи в том же направлении едет праймосома. Время от времени входящая в состав праймо- [c.56]

Перемещение по крайней мере некоторых транспозонов и IS-элементов происходит путем их вырезания с места старой локализации с последующим встраивание.ч в какое-нибудь другое место того же или нового репликона. Такой механизм называется консервативным в отличие от полу-консервативной репликативной транспозиции. В принципе консервативная транспозиция может происходить при незначительной модификации уже описанной схемы, показанной на рис. 77. Действительно, если после образования промежуточной структуры, в которой концы транспозона объединены с концами ДНК-мишени (рис. [c.118]

III удлиняет эти затравки до тех пор, пока не упрется в предыдущую затравку, т. е. синтезирует фрагменты Оказаки. Затем действует ДНК-полимераза I, которая продолжает удлинять фрагменты Оказаки, одновременно гидролизуя РНК-затравку предыдущего Фрагмента, используя свою 5 -экзонуклеазную активность. После действия ДНК-полимеразы I между двумя соседними фрагментами остается только одноцепочечный разрыв, который зашивает ДНК-лигаза. Таким образом, в репликативной вилке одновременно работают около 20 разных полипептидов, осуществляя сложный, высо-Коупорядоченный и энергоемкий процесс. Не говоря уже о том, что Каждый нуклеотид переходит в ДНК из богатого энергией предшественника, множество. молекул АТР тратится на действие хеликаз, на синтез РНК-затравок, которые затем удаляются, на активацию ДНК-полимеразы III при переходе на каждый новый фрагмент Оказаки запаздывающей цепи и на работу топоизомераз по Раскручиванию взаимозакрученных цепей ДНК (см. ниже). Такова цена высокой точности и скорости репликации. [c.57]

З-Ю п. н. Оказывается, у всех организмов точность работы репликативной машины (включающей не только ДНК-полимеразы, но и другие белки см. ниже) как раз такова, чтобы обеспечить безошибочное воспроизведение всего генома или допустить лишь малое число ошибок. Так, у бактерий ошибки синтеза ДНК происходят не чаще чем один раз на много миллионов нуклеотидов. Молекулярные взаимодействия, на которых основаны ферментативные реакции, в частности синтез ДНК, не могут быть абсолютно надежными, кроме того, точность процесса связана с его скоростью. Для того чтобы обеспечить высокую точность наряду с высокой скоростью репликации, природе пришлось прибегнуть к специальным механизмам, один из которых — механизм коррекции. [c.47]

По крайней мере в случае фага Ми активность транспозазы ограничивается образованием структуры, показанной на рис. 77, дальнейшие события могут происходить без ее участия. Действительно, эта структура не что иное, как две направленные навстречу друг другу репликативные вилки. Репликация за счет клеточного репликативного аппарата приведет к удвоению мобильного элемента и, если транспозон и ДНК-мишень находились на разных кольцевых молекулах ДНК, к образованию коинтеграта (рис. 77). Следствием сдвига в 5 п. и.. между двумя разрывами ДНК-мишени является дупликация этого участка после репликации. В случае образования коинтеграта одна копия дуплицированного участка граничит с одной копией транспозона, а вторая — со второй. В том случае, если произошло перемещение транспозона с репликона на репликон, дупликация фланкирует с двух сторон новую копию транспозона (см. ниже). [c.117]

Выше упоминалось, что мобильные элементы вызывают генетическую нестабильность поблизости от участка своей локализации. Эта особенность легко объясняется уже известными нам свойствами IS-элементов и транспозонов бактерий, На рис. 80 показано, что получится при перемещении в пределах одного репликона транспозона типа ТпЗ, т.е. с репликативным механизмом транспозиции. В зависимости от того, как внесены разрывы в ДНК-мишень, получится либо делеция, либо инверсия генетического материала между местом расположения транспозона и мишенью его перемещения. По-сути дела, образование делеции напоминает процесс распада коинтеграта, но поскольку одна из образовавшихся молекул ДНК не имеет ориджина репликации, она утрачивается. Если происходит инверсия, то на обеих ее границах оказывается по копии транспозона в инвертированной друг относительно друга ориентации. Таким образом, образование делеций и инверсий характерно для репликативг ного механизма транспозиций. [c.120]

Одна из ролей гомологичной рекомбинации состоит в репарации повреждений, с которыми.не могут справиться описанные в предыдущей главе репаративные системы. Такие повреждения возникают, напри.чер, тогда, когда репликативная вилка проезжает через поврежденный участок ДНК до того, как репаративные системы успели устранить повреждение, В этом случае получается, что одна [c.93]

Главную роль в репликации ДНК у соИ играет большой муль- исубъединичный фермент — ДНК-полимераза Ifl. В клетке всего несколько таких мультимеров, приблизительно столько же, сколько репликативных вилок (см. раздел 5этой главы). ДНК-полимераза IIL [c.49]

На молекулах репликативной формы ДНК происходит синтез не только (+)цепей ДНК, но и вирус-специфических мРНК- Следует сказать, что синтез мРН К должен предшествовать появлению новых молекул (+)цепей ДНК, так как без вирус-специфических мРНК в зараженной клетке не может появиться белок А. Трансляция фаговых мРНК приводит к накоплению вирус-специфических белков, в том числе и структурных, которые — при достаточной концентрации — начинают превращаться в сложные структуры— предшественники вирусного капсида. Генерируемые на этой стадии (+)кольца в результате специфических взаимодействий с белками фага вовлекаются в процесс сборки вириона. Тем самым предотвращается ставший уже ненужным переход -Ь)цепей в репликативную фор.му. [c.274]

До сих пор никак не учитывался тот факт, что комплементарные цепи ДНК закручены друг вокруг друга в спираль. Между тем это существенно. Большинство молекул ДНК бактерий и некоторые ДНК эукариот являются кольцевыми. Из-за спиральной закручен-носги цепи этих молекул оказываются зацепленными — их невозможно разделить, не порвав хотя бы одну из них. Даже если бы цепи не были зацепленными (т. е. ДНК не была бы кольцевой), при скорости движения репликативной вилки 1000 н. п. в секунду вся непрореплицировавшаяся часть ДНК должна вращаться со ско- [c.59]

Ммекулярный механизм транспозиции может быть различным у разных мобильных элементов, поэто.му лучше всего рассмотреть его на конкретных примерах. Достаточно изучен в этом отношении бактериофаг Ми, являющийся, по сути дела, необычным транспозо-ном. Этот умеренный бактериофаг встраивается в произвольный, участок хро.чосомы бактерии-хозяина. Если происходит индукция профага и начинается его вегетативное развитие, то он размножается, не вырезаясь из хромосомы, за счет повторных актов репликативной транспозиции. Вырезание фаговой ДНК из бактериальной происходит лишь при упаковке в фаговые частицы, когда репликация уже прошла. При репликации фага Л и транспозиция происходит с очень высокой частотой, поэтому именно эта система изучена лучше других. [c.115]

В основе некоторых способов инициации цепи ДНК на дуплексной матрице лежат те же механизмы, о которых шла речь в предыдущем разделе. Прежде всего это относится к терминальной инициации, для осуществления которой могут использоваться как самозатра-вочный механизм, так и нуклеотид-белковая затравка. В первом случае предварительно необходимо перестроить двухспиральный тупой конец в структуру типа заячьи уши (см. рис. 135), как это, по-видимому, происходит у репликативной формы парвови-русной ДНК- Поскольку спонтанная перестройка такого рода в изолированных молекулах ДНК крайне. маловероятна по энергетическим соображениям, постулируется, что в ее осуществлении принимают участие какие-то (пока не идентифицированные) белки. Рис. 136 дает представление о том, как инициацию цепи ДНК на двухнитевой матрице можно обеспечить при помощи нуклеотид-белковой затравки. Вполне возможно, что и в этом случае некие белки способствуют расплетанию (или по крайней мере дестабилизации) концевых участков дуплексного генома. [c.265]

Как уже было сказано, ряд фагов (фХ174, 04, М13 и др.) имеют однонитевой кольцевой геном. Вскоре после попадания такого генома в клетку он превращается в кольцевой ковалентно-непрерывный дуплекс (или, как говорят, в репликативную форму). Эго превращение включает ряд стадий 1) образование затравки 2) элонгацию комплементарной цепи, осуществляе.мую клеточной ДНК-полнмеразой П1 3) удаление РНК-затравки, которое производится, по-видимому, за счет 5 -экзонуклеазной активности клеточной ДНК-полимеразы I 4) достраивание комплементарной цепи 5) лигирование концов комплементарной цепи ДНК-лигазой и 6) внесение сверхспиральных витков в ковалентно-непрерывный дуплекс прн помощи гиразы. Обратим внимание, что все Арменты, обеспечивающие перевод родительского генома в репликативную форму, имеют клеточное происхождение. [c.272]

Необычной особенностью репликации ДНК фага Ми является то, что, во-первых, все вновь синтезированные копии фагового генома оказываются в состоянии профага (т. е. включены в клеточную хромосому) и, во-вторых, фагоспецифическая последовательность нуклеотидов, которая послужила матрицей для образования дочерних геномов, остается в клеточной хромосоме на том же месте, где она находилась до репликации. Другими словами, репликация идет без выщепления резидентного профага и, по существу, представляет собой репликативную транспозицию. Вероятная схема этого процесса представлена на рис. 152. Фагоспецифические белки обеспечивают сближение концов профага, интегрированного в клеточную хромосому (аналогично тому, как они это делают с проникшей в клетку молекулой ДНК фага). Участок хромосомы, в котором сближены концы прсфага, контактирует с другим участком этой же хромосомы или с какой-либо другой находящейся в клетке молекулой ДНК. В этом свежем участке появляется ступенчатый разрыв (два однонитевых разрыва на расстоянии 5 п. н.) возникают однонитевые разрывы и по обеим границам резидентного профага. Выступающие 5 -концы клеточной ДНК соединяются с З -концами вирус-специфических последовательностей, а З -концы клеточной ДНК выполняют роль затравки. Таким образом, инициация раунда репликации представляет собой в этом случае вариант рекомбинационной инициации- В результате Полуконсервативной репликации и последующих процессов репарации в клеточной хромосоме оказывается две копии профага в каждой из них одна чз цепей пронсходнт из резидентного профага, а вторая синтезирована заново. При повторении этого процесса Количество профагов в клеточной хромосоме может достигать сотни. [c.287]

Таким образом, вновь синтезированная (+)цепь становится компонентом репликативной формы, а предсуществовавшая (родительская) кольцевая )цепь оказывается в свободном виде. По уже разобранному механизму она превращается в молекулу реп-ликатнвной формы, которая вовлекается в синтез новых (-)колеи Эти кольца опять превращаются в дуплексы и т. д. Все это при- [c.273]

Удобно расчленить раунд репликации ДНК на три стадии 1) переход родительского генома в репликативную форму 2) собственно репликация репликативной формы и 3) переход репликативной формы в зрелый дочерний геном. Рассмотрим несколько вирусных систем, у которых синтез ДНК осуществляется при участии двухнитевых кольцевых молекул (рнс, 148), Такие кольца — репликативные формы — могут возникать несколькими способа.ми путем синтеза комплементарной цепи на однонитевой кольцевой матрице (фаг с( Х174), в результате спаривания липких концов, (фаги Р2, Р4), в результате сайт-специфической (фаг Р1) илн общей (фаг Р22) внутримолекулярной peкo.vlбинaцни. между концевыми повторами и т. д. Наконец, в форме двухнитевого кольца [c.280]

I Способ репликации репликативной формы не зависит от способа ее образования так, кольцевые репликатнвные формы у фагов Р2, Р4 н /. возникают, как уже упоминалось, одним и тем же путем — в результате взаимодействия между липкими концами, однако в первом случае репликация осуществляется по схеме (первичного) разматывающегося рулона, во втором — по схеме Кэрнса, а в третьем — по схеме вторичного разматывающегося рулона. Точно так же способ созревания дочерних геномов не связан жестко со способом репликации. Напри.мер, дуплексы с липкими концами Аюгут возникать как из конкатемеров (X), так и нз колец (Р2 и Р4) геномы, образующиеся в результате нарезания конкатемеров, могут иметь не только липкие (>.), но н тупые (Р22) концы они могут иметь или не иметь кольцевые перестановки и т. д. [c.281]

Вначале моделируется накопление ПП в геноме за время эволшии Т. При этом через заданный интервал г осуществляется процедура имитации эволюции, заключающаяся в моделировании процессов репликативной транспозиции, выщепления и мутирования с заданными частотами х, м и V, соответственно. При мутировании фиксируются только те замены, которые попадают в промоторный участок. В целом, осуществляется к = Т/х тактов имитадаонного эволюционного процесса. [c.69]

Рассмотрим расстояния между вершинами т , и т . Ясно, что, например расстояние пропорционально длительности временного интервала между тгисими двумя событиями, как репликативная транспозиция ПП 1, приведшая к возникновению [c.71]

ПП 5, и следущая по очередности репликативная транспозиция ПП 1, в результате которой образовался ПП номер 3. Чем больше частота репликативной транспозиции х, тем меньший временной интервал должен разделять последовательные транспозиции одной и той же ПП. Поэтому величину т , являпцуюся средним значением длин т , и т , можно считать обратногфопор-циональной частоте транспозиции х. [c.72]

Принимая во внимание, что значения коэффициентов о, э гут сложным образом зависеть от конкретной структуры дерева я, вообще говоря, не известны, можно использовать описанную выше имитационную модель (2.2) для оценки значений коэффициентов о. Э и гфоверки возможности определения скоростей репликативной транспозиции и выиепления. [c.73]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология