2.3 Молекулярный механизм репликации эукариот

Хеликаза, топоизомераза и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований и активностью ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку. Репликация у прокариот осуществляется несколькими разными ДНК-полимеразами:

- ДНК-полимераза I действует на запаздывающей цепи для удаления РНК-праймеров и дорепликации очищенных мест ДНК;

-ДНК полимераза III — основной фермент репликации ДНК, осуществляющий синтез ведущей цепи ДНК и фрагментов Оказаки при синтезе запаздывающей цепи.

Далее происходит закручивание синтезированных молекул по принципу суперспирализации и дальнейшей компактизации ДНК. Синтез энергозатратный.

Цепи молекулы ДНК расходятся, образуют репликационную вилку, и каждая из них становится матрицей, на которой синтезируется новая комплементарная цепь. В результате образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле.

Характеристики процесса репликации:

- матричный — последовательность синтезируемой цепи ДНК однозначно определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности;

- полуконсервативный — одна цепь молекулы ДНК, образовавшейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая — материнской;

- идёт в направлении от 5’-конца новой молекулы к 3’-концу;

- полунепрерывный — одна из цепей ДНК синтезируется непрерывно, а вторая — в виде набора отдельных коротких фрагментов (фрагментов Оказаки);

- начинается с определённых участков ДНК, которые называются сайтами инициации репликации (англ. origin).

2.4 Транскрипция эукариот

Инициация транскрипции — сложный процесс, зависящий от последовательности ДНК вблизи транскрибируемой последовательности (а у эукариот также и от более далеких участков генома — энхансеров и сайленсеров) и от наличия или отсутствия различных белковых факторов.

Транскрипция у эукариот происходит в ядре с участием трех разных РНК-полимераз. В отличие от прокариот, РНК-транскрипты у эукариот не соединяются с рибосомами до завершения транскрипции. Ни одна из полимераз эукариот не способна самостоятельно связываться с промоторами транскрибируемых ими генов. Для присоединения к транскриптонам эукариот служат специфичные для каждой РНК-полимеразы белковые факторы транскрипции (TF-факторы). РНК-полимеразы I, II и III требуют участия факторов транскрипции, называемых TFI, TFII, TFIII.

Факторы транскрипции — это белки, обладающие способностью стимулировать или подавлять транскрипцию генов при связывании с регуляторными участками ДНК. Как правило, факторы транскрипции взаимодействуют с кофакторами — белками или белковыми комплексами, вносящими вклад в стимуляцию (коактиваторы) или подавление (корепрессоры) транскрипции, но не обладающими собственной ДНК-связывающей способностью. В состав РНК-полимераз эукариот входит большое количество субъединиц, они значительно крупнее прокариотических. РНК-полимеразы эукариот состоят из двух больших субъединиц и 10-15 малых.

Виды РНК-полимераз:

- РНК-полимераза I транскрибирует гены классаI: это гены 28SрРНК, 18SрРНК и 5,8SрРНК (т.е. все типы рРНК, кроме 5SрРНК);

- РНК-полимераза II транскрибирует гены классаII: это гены, кодирующие белки (т.е. продуктом РНК-полимеразыII является мРНК). Кроме того, РНК-полимеразаII синтезирует малые ядерные РНК (мяРНК) (U1-U5);

- РНК-полимераза III транскрибирует гены классаIII, т.е. осуществляет синтез тРНК, 5SрРНК,U6 (это одна из мяРНК);

- РНК-полимераза IV транскрибирует все виды РНК митохондрий, по строению сходна с прокариотической.