ДТмф дУмф умф

Тимидилат

дТДФ синтаза дУДФ УДФ

дТТФ УТФ

+NH₂ (Глн) ЦТФ-синтетаза

+АТФ ЦТФ

Рис. 19.4. De novo синтез пиримидиновых нуклеотидов

Ключевой фермент — аспартаткарбамоилтрансфераза.

Регуляция: избыток пиримидиновых нуклеотидов ингибирует ключевой фермент, а избыток пуриновых — активирует.

Образование дезоксирибонуклеотидов

Образование дезоксирибонуклеотидов, необходимых для биосинтеза ДНК, происходит на уровне нуклеозиддифосфатов (рис. 19.5). С участием специального белка тиоредоксина фермент редуктаза восстанавливает 2^/-ОН группу в рибозе и образуется дезоксирибоза. Затем: дНДФдНТФсинтез ДНК.

Рис. 19.5. Образование дезоксирибонуклеотидов

Тема 20. Биосинтез днк, рнк и белка

Центральная догма молекулярной биологии отражает поток информации в клетке:

ДНК РНК БЕЛОК



ДНК

Биосинтез днк

Репликация — процесс удвоения ДНК (синтез ДНК на матрице ДНК) (рис. 20.1).

Принципы репликации:

1) комплементарность;

2) антипараллельность;

3) однонаправленность;

4) потребность в праймере (затравке);

5) прерывистость;

6) полуконсервативность.

Первые 3 принципа можно сформулировать одной фразой: синтез каждой дочерней цепи ДНК идет комплементарно и антипараллельно матричной цепи и всегда в направлении 5^/  3^/.

Ферменты и белки, участвующие в репликации (их > 40), объединены в единый комплекс — реплисому.

Хеликаза — раскручивает двойную спираль ДНК в репликационной вилке.

Топоизомераза — снимает напряжение, возникающее в репликационной вилке, и предотвращает обратное скручивание цепей.

Праймаза — синтезирует праймеры. Праймаза является РНК-полимеразой, поэтому образующиеся праймеры представляют собой олигорибонуклеотиды.

ДНК-полимераза — главный фермент процесса. Компоненты, необходимые для её работы: матрица, затравочный олигонуклеотид (праймер), субстраты (активированные нуклеотиды — дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ), ионы магния. ДНК-полимераза катализирует реакцию образования фосфодиэфирной связи:

Для образования фосфодиэфирной связи используется энергия макроэргического субстрата. Большинство ДНК-полимераз обладают способностью исправлять ошибки, допущенные при синтезе, путем отщепления неправильно присоединенного нуклеотида и замены его на нужный.

Поскольку цепи ДНК антипараллельны, а синтез идет только от 5^/-конца к 3^/-концу, одна из дочерних цепей синтезируется прерывисто, образуются фрагменты Оказаки (рис. 20.2). Впоследствии праймеры (участки РНК) из дочерней цепи удаляются, на их месте достраивается ДНК.

ДНК-лигаза — сшивает фрагменты, образующиеся после удаления праймеров и достройки ДНК.

После окончания репликации ДНК подвергается метилированию (защита от нуклеаз).

У прокариот есть три ДНК-полимеразы — ДНК-полимераза III (непосредственно ведет репликацию), ДНК-полимераза II (участвует в репарации), ДНК-полимераза I (отвечает за удаление праймеров и достройку на их месте ДНК).

У эукариот одновременно с репликацией идет синтез гистонов. Ферменты: ДНК-полиме-раза α (синтезирует праймеры), β (репаративная и достраивает ДНК на месте удаленных праймеров), γ (митохондриальная), δ (синтезирует лидирующую цепь), ε (синтезирует отстающую цепь). На концах линейных хромосом эукариот имеются теломеры (неинформативные повторяющиеся последовательности нуклеотидов). В соматических клетках с каждым актом репликации теломеры укорачиваются из-за невозможности достроить ДНК на месте 5^/-праймера. Это своеобразные «молекулярные часы» клетки.