Полинуклеотиды репликация

Оказалось, что эти вещества, по-видимому, взаимодействуют с фаговой ДНК, этилируя пуриновое кольцо гуанина или аденина в положении 7. Вследствие этой реакции происходит гидролиз связи между пуриновым основанием и дезоксирибозой, что приводит к утрате данного пуринового основания. При репликации фаговой ДНК, имеющей в одной из своих полинуклеотидных цепей вызванный этилированием пробел , который был ранее заполнен одним из пуринов, в гомологичный участок синтезируемой комплементарной реплики может включиться либо правильное комплементарное пиримидиновое основание, либо неправильное пуриновое или пиримидиновое основание. При включении правильного пиримидинового основания восстанавливается первоначальная генетическая информация, а при включении неправильного основания происходит мутация, т. е. устойчивое изменение последовательности оснований в полинуклеотиде. [c.320]

Рис. 1-5. Репликация последовательности полинуклеотида (здесь молекулы РНК). На стадии 1 исходная молекула РНК служит матрицей для образования молекулы РНК с комплементарной последовательностью. На стадии 2 эта комплементарная молекула в свою очередь служит матрицей для образования молекулы РНК с исходной последовательностью. Поскольку каждая матрица способна произвести много комплементарных копий,

Репликаза фага Q способна in vitro синтезировать цепи, полностью комплементарные как плюс-, так и минус-молекулам вирусной РНК. Система, однако, специфична для вирусной РНК и не может копировать никаких других полинуклеотидов. Возможно, что для инициации процесса репликации нужно, чтобы на З -конце имелись определенные последовательности. В пробирке репликация протекает с ошибками, такими, в частности, как преждевременная терминация цепи и неправильное спаривание оснований. В результате происходит образование мутантных форм РНК, что дает возможность получать молекулы РНК, размеры которой будут значительно меньше, чем у вирусной РНК, и которые будут при этом легко реплицироваться репликазной системой фага Q . Была установлена нуклеотидная последовательность одного из таких фрагментов, включающего всего лишь 114 нуклеотидов . [c.245]

Кроме канонических П. о. в состав нуклеиновых к-т входят т. наз. минорные П. о. (см. Минорные нуклеозиды), гл. обр. метилированные по экзоциклич. аминогруппе и (или) по атомам N гетероцикла. Эти основания образуются ферментативно в составе полинуклеотидой и играют важную роль в регуляции репликации и транскрипции, в защите клеток от чужеродных ДНК (см. Рестрикция и модификация ДНК) и системы трансляции от действия антибиотиков и др. [c.142]

Дезаминирование аденина в составе полинуклеотида (превращение в гипоксантин) меняет информац. смысл н приводит к точковой мутации. Дезаминирование гуанина (превращение его в ксантин) в составе матрн шых полинуклеотидов приводит к блокированию репликации и транскрипции. Метилирование П. о. по N-7 в составе матричных полинуклеотидов не сопровождается изменением генетич. смысла основания. [c.142]

Сборка на поверхности биспирального полинуклеотида формирует комплементарную структуру белка, образующую чехол -полинуклеотида. Чехол может обладать репликазной функцией если комплементарное соответствие между чехлом и ДНК (РНК) не полное и в комплексе возникает механически напряженная конформация. При этом важную роль может играть периодическое изменение внешних условий. Образующиеся нуклеопротеидные комплексы уже способны к авторепродукции, не дающей,, однако, закрепления положительных признаков на дочерней биспирали может синтезироваться оболочка, препятствующая репликации. Возможно, что в системе возникают первичные адапторы типа тРНК. При неполной комплементарности в комплексе наличествуют пустоты, в которые проникают молекулы,, комплементарные, с одной стороны, к биспиралям, с другой,— к одним или нескольким аминокислотам. Адаптор обладает необходимой для этого конформационной гибкостью. Такой механизм может служить первичным механизмом трансляции, возникающим еще до образования универсального генетического кода. [c.550]

Оказалось, что дело обстоит иначе. В месте репликации двойная спираль ДНК слегка расплетается и обе цепи реплицируются небольшими фрагментами по 500—1000 мономерных единиц в длину (Оказаки, Су-гимото). Эти блоки образуются действительно путем встречного движения ферментов вдоль цепей. Но затем образовавшиеся блоки соединяются встык ковалентными (фосфоэфирными) связями. В итоге происходит как бы направленное продвижение точки репликации вдоль хромосомы. Стыкование блоков осуществляется с помощью специального фермента — полинуклеотид-лигазы. Этот фермент получен в чистом виде и хорошо изучен (Гурвиц, Вейс, Ричардсон). [c.197]

Далее было показано, что ДНК-матрица, добавленная к реакционной смеси, не только необходима для полимеризации, но фактически определяет характер образуемого полинуклеотида. Это послужило наиболее убедительным доводом в пользу того, что реакция, катализируемая ДНК-по-лимеразой in vitro, представляет собой не случайную полимеризацию нуклеотидов, а действительно приводит к репликации ДНК. Так, из результатов, приведенных в табл. 12, видно, что продукты ферментативных реакций, образованные в присутствии различных матричных ДНК, различающихся по содержанию [Г] + [Ц в пределах от 44 до 68%, очень напоминают по составу оснований их матрицы. Более того, последующий более тщательный анализ ферментативно синтезированного полинуклеотида показал, что матричная ДНК контролирует не только общий нуклеотидный состав продукта—образующегося полинуклеотида, но и относительную частоту соседствования любых двух оснований в реплицирующейся полинуклеотидной цепи. [c.210]

Таким образом, способ, с помощью которого осуществляется синтез полинуклеотидов in vitro при участии очищенной ДНК-полимеразы Е. соИ, показал, что ДНК используется непосредственно в качестве матрицы для правильной сополимеризации ее реплик без синтеза каких-либо других посредников, не имеющих дезоксирибонуклеиновой природы. Этот вывод полностью согласовывался с предполагаемым Уотсоном и Криком механизмом репликации, основывающимся на аутокаталитической функции ДНК. Однако еще осталось невыясненным, действительно ли репликация ДНК Е. соН катализируется ДНК-полимеразой, выделенной Корнбергом и сотрудниками. Как будет показано дальще, упорядоченная репликация бактериального ядра не единственный вид синтеза [c.210]

Точный механизм репликации двухцепочечной ДИК еще не изучен. Судя по пос.тедним данным, в процессе репликации образуются сравнительно короткие отрезки ДНК, которые затем сшргваются между собой с помощью фермента ДНК-лигазы. Этот фермент катализирует образование 3 —5 диэфирных связей между олиго- иди полинуклеотидами, удерживаемыми вместе комплементарной нитью [354, 355]. [c.231]

Однако О.ргел [3541] в очень интересной дискуссии по вопросу о том, какие соединения появились первыми — полипептиды или нуклеиновые кислоты, — пришел к вьшоду, что существование высокоорганизованной биологической системы, в основе которой лежат белки, возможно только в том случае, если спонтанно будет осуществляться репликация одного полипептида за другим , для чего структура белков совершенно не приспособлена. Строение же нуклеиновых кислот таково, что точная репликация полинуклеотидов и в отсутствие ферментов становится вполне возможной . И действительно, было показано, что при наличии конденсирующих агентов даже в отсутствие ферментов полинуклеотид [например, poly(U)] может действовать. как матрща, на которой из мононуклеотидов образуется вторая цепь. Однако новая цепь отличается от обычной молекулы нуклеиновой кислоты тем, что нуклеотиды связаны между собой не 3, 5 -, а 2, 5 -связями, поэтому такой процесс вряд ли можно называть репликацией. При синтезе нуклеотидов химическим путем наблюдается четкая тенденция к образованию связей 2, 5, а не 3, 5. [c.139]

При любом процессе копирования неизбежно происходят ошибки и размножаются неточные копии оригинала. Следовательно, в результате многократных циклов репликации образующаяся последовательность нуклеотидов будет существенно отличаться от исходной. Так формируется разнообразие молекул. В случае РНК эти молекулы, вероятно, будут иметь и разные функциональные свойства. Ведь молекулы РНК -это не просто цепочка символов, неким абстрактным образом несущая информацию. Они обладают химической индивидуальностью, влияющей на их поведение. Конкретная последовательность нуклеотидов определяет свойства молекулы, особенно характер ее свертывания (кон-формацию) в растворе. Мономеры полинуклеотида могут не только спариваться со свободными комплементарными нуклеотидами среды с образованием нового полимера, но и образовывать пары с комплементарными нуклеотидными остатками того же самого полимера. Последовательность СОСО в одной части полинуклеотидной цепи может сравнительно прочно связаться с СССС из другого участка молекулы Из-за подобных взаимодействий возникают различные трехмерные изгибы, и молекула в целом приобретает уникальную форму, полностью определяемую ее нуклеотидной последовательностью (рис. 1-6). [c.15]

Хотя структура полинуклеотидов хорошо приспособлена для хранения и передачи (репликации) информации, каталитические возможности молекул РНК. по-видимому, слишком ограничены, чтобы обеспечить все функпии современной клетки. Большая универсальность присуща полипептидам, они состоят из аминокислот с химически разнообразными боковыми цепочками и способны принимать разные пространственные формы, которые насыщены реакционноспособными участками. Свойства полипептидов делают их идеально подходящими для выполнения широкого круга структурных и функциональных задач. Даже полипептиды со случайной последовательностью, возникавшие под действием пребиотических синтетических механизмов, видимо, имели каталитические свойства и, в частности, могли облегчать репликацию молекул РНК. Полинуклеотиды, способствуюшие синтезу полезных полипептидов в своем окружении, должны были приобрести большое преимущество в эволюционной борьбе. Но каким образом полинуклеотиды могли бы осуществлять подобный контроль Как информация, закодированная в их последовательности, может определять последовательность полимеров иного типа Ясно, что полинуклеотиды должны действовать как катализаторы для сборки отобранных аминокислот. У современных организмов согласованная система молекул РНК направляет синтез полипептидов, т. е. синтез белка, однако этот процесс идет при участии других белков, синтезированных заранее. Биохимический аппарат, осушествляюший синтез белка, чрезвычайно сложен. Молекулы РНК одного типа содержат генетическую информацию о последовательности соответствующего полипептида. Роль других молекул РНК заключается в связывании определенной аминокислоты и переносе ее к месту сборки полипептидной цепи. Основой взаимодействия этих двух типов молекул РНК является комплементарность их оснований, что позволяет последовательности нуклеотидов информационной РНК направлять включение определенных аминокислот, доставляемых молекулами транспортной РНК, в растушую полипептидную цепь. Предшественники этих двух типов молекул РНК, по-видимому, направляли первый синтез белка без помощи белков (рис. 1-7, В). [c.18]

Вопрос о том, каков механизм ускорения репликации, трудности не представляет. Такие белки известны и изучены можно думать, что и в первичном гиперцикле механизм в принципе был тем же. Напротив, вопрос о том, каким образом полинуклеотид катализирует белок с репликазной активностью, является наиболее острым и относится к основной проблеме. В современной биосфере подобный катализ осуществляется с помощью кода и всего аппарата трансляции. Вероятность случайного возникновения этого аппарата абсурдно мала [П26,26]). Поэтому необходимо представить процесс синтеза белка-репликазы, протекающий без уча-стия аппарата трансляции и осуществляющийся с достаточно большой вероятностью. Принципиальную возможность подобного процесса, а также его информационные аспекты мы обсудим в гл. 12. В этом параграфе мы рассмотрим возможные конкретные физикохимические процессы, приводящие к синтезу белка-репликазы на полинуклеотиде, а также образованию первичного аппарата трансляции. Существует два различных подхода к решению поставленной задачи. [c.27]

Допустим, что полипептиды образуются из аминокислот (в присутствии конденсирующего агента, например полифосфата) на би-спиральных молекулах полинуклеотидов как на поверхности гетерогенного катализатора. Третичная структура образующихся полипептидов должна быть комплементарна к биспирали, т. е. такие белки должны иметь форму чехла . Напомним, что третичная структура биспиралей имеет стандартную форму и не зависит от последовательности нуклеотидов. На этом этапе белки-чехлы могут выполнять различные функции. Во-первых, они играют защитную роль, предохраняя биспираль ДНК от гидролиза. Во-вторых, и это главное, белки-чехлы могут играть роль фермента-репликазы. Для этого необходимо, чтобы комплементарное.соответствие между чехлом и ДНК было недостаточно полным. В этом случае молекула-чехол, располагаясь на биспирали, будет иметь механически напряженную структуру и тем самым будет способствовать репликации ДНК ). Важную роль при этом играет периодическое изменение внешних условий (например, температуры), обсуждавшееся в работе [6]. Изменение конформации, вызванное изменением условий, способствует расплетанию биспирали и репликации. Возврат к более комплементарной конформации препятствует репликации и тем самым способствует защите комплекса. Отсюда следует, что белки-чехлы могут обладать существенно различной (в том числе и отрицательной) репликазной активностью . Однако для дальнейшей эволюции достаточно, чтобы некоторые из них функционировали как репликазы. Подчеркнем еще раз, что эта функция белка образовалась не случайно — она вполне закономерно следует из способа его синтеза. [c.28]

Вспомним, что в гл. 2 мы уже обсуждали высокий уровень ошибок при образовании РНК по матрице ДНК (транскрипции) и при образовании ДНК по матрице РНК (обратной транскрипции). Оба этих типа копирования характеризуются частотой точковых мутаций 10 —10- , что сушественно выше, чем частота ошибок при репликации ДНК (от 10- до 10- ). Неточность, большое число ошибок имеют место и при репликации генома РНК-содержащих вирусов, например, вируса гриппа. Этим объясняется быстрое генетическое изменение вируса, приводящее к пандемиям фиппа. В жизненном цикле вируса СПИДа (ВИЧ) чередуются неточные процессы копирования РНК ДНК (на стадии интеграции) и ДНК РНК (на стадии экспрессии в течение инфекционного цикла). Для этого вируса также характерна высокая частота мутаций. Таким образом, все процессы копирования, включающие одноцепочечные РНК-посредники (превращение РНК в ДНК и наоборот), идут с большим числом ошибок, при этом репарация последовательности невозможна, поскольку ферменты, осуществляющие такое неточное копирование полинуклеотидов (РНК-полимераза, обратная транскриптаза и РНК-репликаза), как оказалось, не имеют функций проверки и исправления ошибок. [c.125]

Л.1. Интерферон а (IFN-a) продуцируется лейкоцитами в ответ на контакт с индукторами интерферона — интерфероноге-нами вирусами, компонентами и продуктами бактерий (ЛПС), полинуклеотидами, опухолевыми клетками и др. Среди клеток, ответственных за синтез IFN-a, наряду с макрофагами фигурируют Т- и В-лимфоциты и естественные киллеры. Рецепторы для IFN-a экспрессированы на подавляющем большинстве клеток организма, включая и иммунокомпетентные клетки. IFN-a через свой специфический рецептор модулирует экспрессию генов клетки-мишени, что ведет к синтезу различных белков. Эти индуцированные интерфероном белки могут опосредовать различные эффекты ингибицию репликации вирусов, супрессию клеточной пролиферации и экспрессии онкогенов, нарушение клеточной дифференцировки или иммунорегуляцию. Идентифицировано более 25 разных индуцированных IFN-a белков, участвующих в его противовирусном действии, среди которых главную роль отводят группе ферментов и белков, которые обеспечивают ингибицию транскрипции вирусного генома и трансляции вирусспецифических белков. Индуцированные IFN-a белки оказывают выраженное иммуномодулирующее действие на сами макрофаги, на ЕК, на Т- и В-лимфоциты, на стволовые клетки костного мозга. Наиболее подробно изучена способность IFN-a регулировать экспрессию поверхностных антигенов и рецепторов на разных клетках организма. IFN-a повышает экспрессию антигенов гистосовместимости — HLA I класса, F yR, Т-клеточных антигенов и рецепторов, а также других молекул. [c.185]

Генетика микроорганизмов как учение о наследственности и изменчивости имеет характерные особенности, соответствующие их сфоению и биологии. Наиболее изучена генетика бактерий, характерными чертами которых являются малые размеры и большая скорость размножения бактериальной клетки, что позволяет проследить генетические изменения в течение небольшого промежутка времени на большом числе популяций. Бактериальная клетка имеет одинарный набор генов (нет аллелей). Хромосома бактерий является полинуклеотидом (две полинуклеотидные цепочки ДНК) длиной 1000 мкм и мол. массой около 1,5—2 10 Д. Она суперспирализована и замкнута в кольцо содержит от 3000 до 5000 генов. Аналогично хромосоме в цитоплазме бактерий располагаются ковалентно замкнутые кольца ДНК, называемые плазмидами (внехромосомные факторы наследственности). Масса плазмид значительно меньше массы хромосом. Хромосома и плазмида способны к автономному самокопированию — репликации, поэтому их называют репликонами. Свойства микроорганизмов, как и любых других организмов, определяются их генотипом, т.е. совокупностью генов данной особи. Термин геном в отношении микроорганизмов — почти синоним понятия генотип . [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология