22 Особенности репликации различных геномов

Репликация начинается с того, что в определенной точке происходит разъединение двойной спирали и образование одноцепочечных участков ДНК, которые служат матрицей для синтеза новой цепи. Участок, в котором в данный момент времени происходит синтез ДНК, называют вилкой репликации. 3 типа репликации геномов.

1. Репликация бактериальных и вирусных кольцевых геномов начинается с определенной точки и идет в противоположных направлениях, т.е. у бактерий и вирусов существует одна точка начала репликации и две репликационные вилки. Реплицирующаяся хромосома напоминает по структуре греческую букву сигма. По завершении репликации сигма-типа образ-ся 2 кольцевые молекулы.

2. У некоторых вирусов (например, у бактериофага X) и при амплификации ДНК генов рРН К в оогенезе у амфибий в одной цепи их кольцевой хромосомы происходит разрыв фосфодиэфирной связи. Затем к свободному 3'-концу разорванной цепи начинают присоединяться нуклеотиды, эта цепь растет, а кольцевая цепь служит матрицей. По мере роста разорванной цепи ее 5'-конец постепенно смещается, и начинается построение цепочки, комплементарной этому участку. Образующаяся структура похожа на греческую букву сигма. Такой тип репликации называют «катящимся кольцом» или типом. Вновь синтезированный «хвост» в определенных точках разрезается, и по завершении оштого цикла репликации образуется одна кольцевая молекула и одна линейная. Длина образующегося «хвоста» иногда может в несколько раз превышать длину окружности кольцевой молекулы.

3. Линейные хромосомы (у некоторых вирусов и эукариот) начинают реплицироваться в одной или нескольких точках, две вилки репликации движутся в противоположных направлениях. По завершении репликации образуются две линейные молекулы. Участок генома в пределах которого репликация начинается и заканчивается, называется репликоном. Геномы прокариот удваиваются целиком, водном цикле репликации, следовательно, их геномы представляют собой один репликон. В геномах эукариот точек начала репликации множество (несколько сотен или тысяч). Репликация ДНК начинается одновременно во многих точках, следовательно, геном представлен множеством репликонов. Как в любом матричном процессе, в репликации можно выделить три этапа: инициацию, элонгацию и терминацию.

23. Особенности репликации у бактерий

Репликация ДНК у бактерий начинается со строго фиксированного сайта хромосомы— oriC. Он включает в себя участки с ДНК-боксами и расположенными между ними короткими последоват-тями. Оба элемента примыкают к гену dnaA. У В.sublilis на oriC расположено 15 ДНК-боксов, с которыми связывается продукт гена dnaA. Это и служит сигналом для действия ДНК-хеликазы. Репликация имеет полуконсерв хар-р, идет одновременно в 2х направлениях и заканч точке - terminus.

Синтез каждого сегмента Оказаки происходит через след. стадии:

1. Раскручивание нитей ДНК.

2. Расплетение (разделение нитей).

3. Стабилизация однонитевых участков.

4. Формирование праймосомы. Праймосома — мультиферментный комплекс, в который входят фермент ДНК-праймаза и ряд др.белков.

5. Синтез с участием ДНК-праймазы (англ. prime — подготавливать) затравочной РНК. Затравочная РНК необходима для синтеза каждого сегмента Оказаки потому, что сама ДНК-полимераза не способна инициировать синтез ДНК, для этого ей нужна специальная затравка, роль которой и выполняют короткие, длиной не более 10 нуклеотидов, фрагменты РНК, комплементарные ДНК-матрице.

6. Синтез сегмента Оказаки.

7. Вырезание затравочной РНК и замещение ее дезоксирибонуклео-тидами, комплементарными основаниям ДНК-матрицы.

8. Сшивание сегмента Оказаки с предсуществующей нитью ДНК с помощью лигазы.

9. Суперспирализация вновь синтезированных участков нитей ДНК.

10. Ревизия ДНК-полимеразой вновь синтезированного фрагмента ДНК —нет ли ошибочного включения нуклеотидов. Если произошла ошибка, то ошибочно включенный нуклеотид с частью этой нити вырез-ся и брешь заполняется правильн. нуклеотидами.

Скорость репликации ДНК у Е coli при 37⁰ соответствует включению 2000 п.н. в 1с. Участок хромосомы,в кот.происходит разделение нитей и начинается репликация, имеет форму вилки, последовательно продвигающейся вдоль хромосомы. При благоприятных для роста бактерий условиях, когда еще не закончился один цикл репликации, могут возникать вторичные и третичные репликативные вилки, благодаря чему в клетке и происходит увеличение массы ДНК и числа копий хромосом.

В осуществлении процессов репликации ДНК участвует целый комплекс ферментов, образующих единую структуру — реплисому. Генетический контроль репликации ДНК осуществляется большим кол-вом генов (у Е.coli не менее 25), локализованных в самой ДНК. Комплекс генов обеспечивает строгую временную и пространствен. координацию ф-ционирован.ферментов,участвующих в репликации.