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 121

тические ДНК-полимеразы осуществляют процесс исправления ошибок репликации (см. следующий раздел). В эукариотических клетках были обнаружены и выделены в чистом виде ферменты, обладающие хеликазной и топоизомеразной активностями, а также белки, специфически связывающиеся с одноцепочечными участками ДНК. Несмотря на отсутствие исчерпывающей информации о протекании процессов синтеза ДНК, есть все основания полагать, что они в основных чертах являются общими как для прокариотических, так и для эукариотических клеток.

Точность синтеза днк

Частота ошибочного включения нуклеотидов в новообразующуюся при репликации цепь ДНК, порождающая спонтанные мутации, крайне низка (10^–8 - 10^–10). В то же время на основании физико-химического рассмотрения специфичности образования системы водородных связей между основаниями может быть предсказана значительно более высокая частота ошибочного включения - вплоть до 10 ^–2. Таким образом, в обеспечении точности репликации ДНК помимо непосредственного образования водородных связей между комплементарными основаниями участвуют и дополнительные факторы контроля. Некоторые из этих дополнительных факторов, как оказалось, обусловлены функциональными особенностями самих полимераз.

Изучение ДНК-полимеразы I E. coli позволило выявить три фактора, вносящие вклад в обеспечение точности функционирования этого фермента. Считают, что при подходе и связывании очередного дезоксирибонуклеозидтрифосфата с трифосфатным центром (рис. 13.7) фермент осуществляет контроль общего размера новой пары оснований, возникающей при взаимодействии с основанием в матричной цепи, прежде чем запустить реакцию полимеризации. Только благодаря такому контролю частота возникновения ошибок снижается до 10^–4-10^–5. Связавшийся нуклеотид затем перемещается к центру связывания концевого участка затравки, где вновь происходит проверка правильности образования водородных связей между основаниями. Для образования ковалентной связи с 3'-ОН-группой концевого нуклеотида растущей цепи необходимо наличие правильной системы водородных связей, обеспечиваемой комплементарными взаимодействиями между основаниями. В случае ошибочного включения неправильного нуклеотида дальнейшая полимеризация блокируется и активируется присущая ферменту 3'  5'-экзонуклеазная активность. Происходит вырезание ошибочно включенного нуклеотида, фермент перемещается назад так, что в центр концевого участка затравки попадает предыдущий нуклеотид, после чего полимеризация продолжается обычным путем. Таким образом, правильность каждого включающегося в растущую цепь нуклеотида проверяется дважды. 3'  5'-экзонуклеазная активность ДНК-полимеразы при этом осуществляет корректорскую функцию (proofreading). Если каждый этап проверки снижает частоту возникновения ошибок на два порядка (10^–2), то при реализации двух независимых этапов проверки частота возникновения ошибок уже будет оцениваться величиной 10 ~ ⁴. Исследование точности репликации ДНК фага фХ174 in vitro ДНК-полимеразой I, с использованием в качестве теста-определения инфекционной способности образующихся молекул ДНК, выявило возникно-