Инициация

Периоды репликации.

Как мы отмечали ранее, для репликации (как и для всякого матричного процесса) характерны три периода.

1. Инициация.

2. Элонгация.

3. Терминация

Репликация начинается в нескольких точках молекулы ДНК. Это связано с тем, что размер генома типичной клетки млекопитающих составляет около 10⁹ пар нуклеотидов (п.н.). В ДНК средней по величине хромосомы человека содержится несколько десятков миллионов п.н. При скорости репликации примерно 1000 пар нуклеотидов в минуту для полного завершения репликации молекулы ДНК в хромосоме понадобится несколько суток. Для клетки такой срок репликации генома совершенно не приемлем, т.к. во время репликации ДНК на осуществляется важный процесс - транскрипция РНК. Оба процесса – синтез ДНК и РНК, с их громоздким ферментативным обеспечением, одновременно на матрице происходить не могут. Поэтому в момент репликации происходит частичное выключение транскрипции. Это само по себе опасно, т.к. отсутствие экспрессии генов приводит к недостатку белков-ферментов, и, следовательно, к нарушению нормального течения метаболизма. Этот опасный для клетки момент в какой-то мере нивелируется тем, что в период предсинтеза ДНК в цитоплазме клетки заранее накапливается достаточно материала (например, всех видов РНК) для поддержания экспрессии генов в период репликации ДНК на необходимом для жизнедеятельности клетке уровне. Поэтому во время синтеза ДНК трансляция осуществляется (хотя и не в полном объёме), транскрипция же практически не идёт. Понятно, что в этих условиях необходимы механизмы, которые до предела сократили бы время репликации ДНК хромосом. Один из таких механизмов, созданный в эволюции, достаточно прост – репликация начинается одновременно в нескольких точках молекулы ДНК. Приблизительные расчёты показали, что в молекуле ДНК одной хромосомы таких точек может быть до нескольких тысяч. Такое большое количество мест, с которых начинается репликация ДНК хромосомы, несомненно, существенно сокращает время её синтеза. Точки, в которых начинается репликация, носят название точки начала репликации (т.н.р.) или ориджин, ори – сайт (от англ. origin – начало). Эти точки представляют собой небольшие участки ДНК с определённой специфической последовательностью нуклеотидов. Начальным моментом репликации является присоединение к ори-сайтам специальных белков – инициаторных белков.

Рассмотрим два положения касающихся ори-сайтов. Во-первых, репликация начинается не со всех точек одновременно. В одних точках она может пройти значительный участок, а в других только начаться. Во-вторых, от ори-сайтов процесс синтеза ДНК может двигаться в одном направлении или в сразу в обоих, противоположных направлениях – двунаправленная репликация (см. рис. 34). У эукариот чаще всего наблюдается второй тип репликации.

Наличие ори-сайтов привело к созданию понятия репликон. Репликон это фрагмент матричной ДНК на котором идёт автономный синтез дочерней ДНК. Он начинается с точки начала репликации и заканчивается отточкой, где фермент заканчивает репликацию.

Е

ДНК А Г Д

Б В

Рис. 36. Схема расположения точек начала репликации. Стрелками обозначено направление синтеза ДНК от т.н.р.

У репликона три основных свойства:

а) Он автономен.

б) Обеспечивает процесс синтеза ДНК.

в) Имеет собственное ферментативное обеспечение.

Если репликация однонаправлена, то протяжённость репликона соответствует промежутку между ори-сайтами., например репликон Б – В. Если же репликация двунаправлена (например между ори-сайтами Г – Д), то между этими точками будут располагаться два репликона Г – Е и Д – Е, где точка Е – конец двух различных процессов репликации имеющих собственное ферментативное обеспечение. Как показали эксперименты, определить среднюю протяжённость одного репликона достаточно трудно. Чаще всего за репликон принимают последовательность ДНК, ограниченную двумя ори-сайтами (см. рис.36).

В точке начала репликации происходят, события которые связаны с присоединением к инициаторному белку других ферментов запускающих целый ряд подготовительных процессов. В соответствии с очерёдностью эти события располагаются в следующем порядке.

1. Образование репликационной вилки.

2. Образование РНК-затравки

Дата добавления: 2014-01-03