13. Строение днк и репликация днк.

Синтез ДНК происходит на определенных участках, которые называются репликонами. Репликон определяется точками начала и конца репликации.

Точки начала репликации называют АРП - автономнореплицирующиеся последовательности, их размер составляет 70-500 пар нуклеотидов. Каждая линейная молекула ДНК содержит несколько репликонов и ее удвоение имеет полирепликонный характер, что существенно увеличивает скорость репликации, но их активация

может происходить неодновременно.

Репликация ДНК происходит с помощью фермента ДНК-полимеразы по однонитевой матрице в ядре в синтетическом периоде (S) клеточного цикла. Кроме ДНК-полимеразы в синтезе ДНК участвуют многие другие ферменты и белки которые образуют комплекс, названный реплисомой. Она включает: ДНК-геликазу, SSB-белки, ДНК-полимеразу, праймазу, эндонуклеазу, ДНК-лигазу. Главным ферментом удвоения ДНК являются ДНК-полимеразы, причем различают пять видов подобных ферментов: а, b, у, 5, e.

Праймаза запускает репликацию. Он строит короткую цепочку РНК (праймер)

по 3'-5' старой цепи ДНК. Далее к гибридному участку двойной спирали ДНК-РНК присоединяется фермент ДНК-полимераза- альфа, которая синтезирует небольшой участок ДНК. Затем присоединяется ДНК-полимераза-е , которая ведет синтез новой цепи ДНК, комплементарной 3'-5'-старой цепи. По антипараллельной цепи 5'-3' синтез ДНК идет в обратном направлении с помощью ДНК-полимеразы-5, и также начинается с построения праймера. По мере расплетения двойной спирали синтез ДНК по цепи 3'-5' идет непрерывно, а по цепи 5'-3' - прерывисто. Прерывистость синтеза связана с необходимостью построения новых праймеров, которые затем удаляются путем их вытеснения, а их места застраиваются короткими отрезками ДНК. Синтез на цепи 5'-3' отстает от синтеза на цепи 3'-5', поэтому цепочку 3'-5' называют лидирующей, 5-3' - запаздывающей.

Вытесненные праймеры затем расщепляются с помощью фермента эндонуклеазы (FEN1), а все фрагменты ДНК сшивает в единую цепь фермент лигаза. Репликация у эукариот начинается сразу в нескольких точках на молекуле ДНК, что значительно ускоряет процесс синтеза.

Необходимо отметить, что особый механизм репликации имеют концевые участки хромосом - теломеры. Поскольку при образовании и удалении праймеров при репликации ДНК 5’-концы хромосомы (теломеры) остаются недореплицированными, поэтому после каждого цикла репликации хромосомы должны укорачиваться. ДНК теломер образована высокоповторяющимися последовательностями и не содержит генетической информации о структуре РНК и белков. Поэтому утрата небольших участков теломеры не представляется фатальной для клетки. Тем не менее, после каждого деления размер теломерной ДНК уменьшается, это служит одним из механизмов ограничения числа делений большинства клеток многоклеточного организма. Для защиты недореплицированного одноцепочечного теломерного участка ДНК от разрушения ферментами репарации может формироваться либо белковый комплекс, либо происходит

внедрение одноцепочечного участка в двуцепочечную ДНК с образованием Т-петли.