86

Глава 4. Репликация

4.1 Общая характеристика

Репликация ДНК — это процесс удвоения молекулы ДНК, в ходе которого синтезируется дочерняя молекула ДНК на матрице родительской молекулы. Репликация происходит полуконсервативно при помощи ферментов ДНК-полимераз — каждая родительская цепь становится матрицей для синтеза дочерней цепи; в состав копий, образующихся в полуконсервативной репликации, будет входить одна родительская цепь и одна дочерняя (см. Рис. 62 ▼). Репликация осуществляется почти непрерывно: синтез лидирующей цепи происходит без пауз, а запаздывающая цепь синтезируется в виде фрагментов Оказаки (длиной в 1000 нуклеотидов у прокариот и 100 — у эукариот), которые затем сшиваются ферментами ДНК-лигазами

(см. Рис. 63 ▼).

Рис. 62. Общая схема репликации ДНК: слева — у прокариот (на примере E. coli),

справа — у эукариот.

Рис. 63. Репликативная вилка: упрощенная схема.

Рис. 64. Строение ДНК-полимеразы III.

Инициация репликации у прокариот 87

4.2 Инициация репликации у прокариот

Инициация — это первая стадия репликации, в ходе которой двойная спираль ДНК, состоящая из двух комплементарных цепей, расплетается, а в месте расплете-

ния образуется репликативная вилка.

Хромосома кишечной палочки E. coli представляет собой суперспирализованную кольцевую ДНК длиной 4,6×106 пар нуклеотидов (4 600 килобаз).

Расплетение	Связывание SSB-белков	Синтез праймера
двойной спирали	с одиночными нитями
ДНК хеликазами	ДНК

Этапы инициации:

1.Репликация у E. coli начинается в особом участке — точке ori (oriC) длиной 245 нуклеотидных пар. Она включает:

—5 консенсусных последовательностей из 9 нуклеотидных пар:

TT(A/T)T…CACC (т.н. R-сайты);

—область, богатую A·T парами (ДНК-разматывающий участок) —

связи между аденином и тимином разорвать проще, чем связи между ;

—3 дополнительных I-сайта.

Восемь молекул белка DnaA (хеликаза) связываются с точкой oriC в R- сайтах и разматывают двойную спираль на участке длиной ~45 пар нуклеотидов. Это нужно для того, чтобы ДНК-полимераза могла «считать» нуклеотидную последовательность цепи ДНК и построить комплементарную ей дочернюю цепь (подобно тому, как чтение книги предполагает пролистывание её страниц). Расплетению спирали ДНК способствует большое количе-

ство A·T пар в точке инициации (разорвать две водородные связи между аденином и тимином легче, чем три связи

между гуанином и цитозином) и отрицательные

супервитки, образуемые ДНК-топоизомеразой II. DnaA использует АТФ в качестве источника энергии.

87