Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
современная генетика т2.doc
Скачиваний:
190
Добавлен:
21.02.2016
Размер:
9.54 Mб
Скачать

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

13. Генетический контроль синтеза днк

Удивительная простота полуконсервативной модели репликации ДНК (см. гл. 4) скрывает сложнейшие биохимические процессы, обеспечивающие эту репликацию. Можно не сомневаться, что эволюция, в результате которой сформировался сложный репликационный аппарат, была подчинена стремлению обеспечить максимальную точность передачи информации от родительских к дочерним молекулам ДНК. По существующим оценкам ошибки репликации, приводящие к появлению неправильного нуклеотида в молекуле ДНК Е. coli, происходят с частотой порядка одной на 108-1010 нуклеотидов. И в то же время синтез прокариотической ДНК происходит с очень высокой скоростью - около 1000 нуклеотидов в секунду в области репликативной вилки. Эукариотическая ДНК синтезируется медленнее, со скоростью порядка 100 нуклеотидов в секунду, однако частота возникновения ошибок репликации при этом не меньше, чем в случае прокариот. Более низкая скорость репликации эукариотической ДНК, по-видимому, обусловлена ее прочным связыванием с гистоновыми белками, диссоциация которых является непременным условием продвижения репликативной вилки вдоль цепи ДНК.

Ферменты и другие белки, вовлеченные в процесс полуконсервативной репликации, представляют собой лишь небольшую часть всех белков, участвующих в метаболизме молекул ДНК. Существуют другие ферменты, входящие в систему репарации - устранения и замены неправильных или поврежденных нуклеотидов, удаленных от репликативной вилки. Некоторые из этих ферментов участвуют также в рекомбинации вместе со специализированными ферментами, функциональная роль которых сводится только к обеспечению рекомбинационных процессов.

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

104 Экспрессия генетического материала

Таблица 13.1. Различные ферменты и типы ферментативной активности, вовлеченные в биосинтез ДНК

Хеликаза (раскручивание двойной спирали)

Белок, связывающийся с одноцепочечной ДНК (SSB-белок)

Топоизомераза (удаление супервитков спирали)

ДНК-полимераза (рост цепи ДНК за счет поликонденсации дезоксирибо-

нуклеозидтрифосфатов)

Праймаза [синтез РНК-затравки (праймера)] 5'  3' экзонуклеаза (удаление РНК-затравки, репарация) 3'  5' экзонуклеаза (исправление ошибок репликации)

ДНК-лигаза (соединение 3'-ОН- и 5'-РО4-концов одноцепочечного разрыва) Эндонуклеаза (репарация) Гликозилаза (репарация)

Многие из ферментативных функций, связанных с метаболизмом ДНК, характерны как для прокариот, так и для эукариот. Обсуждение процессов репликации, репарации и рекомбинации в соответствующих разделах опирается на рассмотрение участия в них определенных типов ферментов, что позволяет выявить биохимические основы организации этих процессов у прокариотических и эукариотических организмов. Некоторые из этапов метаболизма ДНК удается однозначно интерпретировать в рамках действия фермента определенного типа. В то же время в некоторых организмах данная функция может реализоваться при участии более чем одного фермента, и наоборот-один и тот же фермент может участвовать в нескольких различных процессах. Судя по всему, эволюция породила целый ряд различных механизмов, обеспечивающих метаболизм ДНК и поддерживающих сохранность наследственной информации, закодированной в ДНК.

В таблице 13.1 приведен перечень основных типов ферментов, вовлеченных в процесс биосинтеза ДНК. В данной главе действие этих ферментов будет обсуждаться сначала в связи с их участием в полуконсервативной репликации ДНК, а затем в контроле репарационных процессов. Как мы убедимся при рассмотрении материала гл. 14, эти же типы ферментов обеспечивают реализацию механизмов рекомбинации.

Генетический анализ играет ключевую роль в изучении совокупности сложнейших биохимических процессов метаболизма ДНК. С помощью мутаций, модифицирующих или полностью инактивирующих тот или иной фермент, участвующий в метаболизме ДНК, удается выявить функциональную роль этого фермента in vivo. Если такая мутация является летальной или условно-летальной, то соответствующему ферменту с большой вероятностью принадлежит ключевая роль в рассматриваемом процессе.