Ферменты синтеза ДНК

Первый фермент, участвующий в биосинтезе ДНК был выделен и охарактеризован Корнбергом А. и его коллегами (1955 г) из клеток E.coli. Для получения 500 мг гомогенного фермента, ими было использовано 100 кг клеток E.coli. Этот фермент был назван ДНК-полимеразой I, так как затем были выделены еще два фермента – ДНК-полимераза-II и ДНК-полимераза III. Все ДНК-полимеразы обладают некоторыми общими свойствами, участвуют в различных процессах по синтезу ДНК.

ДНК-полимераза I выполняет функцию по исправлению ошибок в молекуле ДНК, удаляет некомплементарные остатки на конце затравки перед началом синтеза новой цепи ДНК. Кроме того, она участвует как вспомагательный фактор в синтезе ДНК вместе с ДНК-полимеразой III.

ДНК-полимераза III является мультиферментным комплексом (голоферментом), выполняющим основную роль в элонгации молекулы ДНК в клетках прокариот. Она состоит из 20 субъединиц, все они выделены из клеток E.coli, охарактеризованы и выяснены их функции в биосинтезе ДНК. Функция ДНК-полимеразы-II пока точно не установлена.

Эукариотические клетки, по крайней мере, содержат три ДНК-полимеразы, названные a, b и g. ДНК-полимераза a считается основным ферментом, участвующим в репликации хромосом. ДНК-полимераза b, предполагают подобно ДНК-полимеразе-I, участвует в репарации поврежденных участков ДНК. ДНК-полимеразы a и b локализованы в ядре клетки, а ДНК-полимераза g находится преимущественно в митохондриях и катализирует процессы репликации митохондриальной ДНК. Все эукариотические ДНК-полимеразы являются олигомерными белками.

ДНК-лигаза катализирует образование фосфодиэфирной связи между двумя цепями ДНК, входящими в состав одной двухцепочечной ДНК.

Праймаза (особая ДНК-полимераза) – фермент, синтезирующий короткую цепь РНК, состоящую из около 10 нуклеотидов, комплементарную одной из цепей ДНК-матрицы. Она служит РНК-затравкой для синтеза коротких фрагментов, названных ферментами Оказаки. Действию праймазы предшествует образование предзатравочных 5 белков, один из которых dna В может передвигаться вдоль цепи ДНК а счет энергии гидролиза АТФ иэто служит сигналом для активации праймазы.

Химические и генетические исследования показывают, что в репликации ДНК участвуют более 20 ферментов из различных белков, каждый из которых в процессе биосинтеза ДНК выполняет определенную функцию, а также ионы Mg²⁺.

Синтез ДНК. Сначала спираль ДНК расплетается под действием фермента гиразы или хеликазы. Затем каждая нить с помощью фермента ДНК полимеразы комплементарно синтезируется новая (дочерняя) нить. Таким образом, две новые молекулы ДНК имеют в своем составе как старую, так и новую комплементарные нити (рис. 12). Такой тип синтеза ДНК называется полуконсервативным. Участок, где происходят одновременное расплетание родительской ДНК, и процесс синтеза называется репликационной вилкой. Для синтеза ДНК требуется наличие достаточного количества всех четырех азотистых оснований – дезоксирибонуклеотидов - дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ. Полуконсервативный способ репликации ДНК был доказан в опытах М. Мезельсона и Ф. Сталя (1957 г.). Вся родительская ДНК микроорганизмов содержала ДНК с нуклеотидами, в которых был внедрен тяжелый изотоп азота ¹⁵N путем выращивания микроорганизмов на среде содержащей ¹⁵N. Затем микроорганизмы были перенесены на среду, не содержащую тяжелого изотопа азота. Было установлено, что дочерние клетки микроорганизмов содержали ДНК, состоящей из одной «тяжелой» и одной «легкой» нити. То есть каждая старая нить путем комплементарной репликации достроила новую нить.

Дата добавления: 2014-01-07