МОЛБИОЛ 2014-лекции / ООФ / Л04_РЕПЛИКАЦИЯ
.pdf
Кристаллическая структура Taq ДНК-полимеразы
ЛЕКЦИЯ 4
РЕПЛИКАЦИЯ (самовоспроизведение) ДНК
Репликация ДНК - процесс образования идентичных копий ДНК, осуществляемый
комплексом ферментов и структурных белков
Репликация ДНК лежит в основе:
•воспроизведения генетической информации при размножении живых организмов
•передачи наследственных свойств из поколения
в поколение
•развития многоклеточного организма из зиготы.
Общие принципы репликации ДНК применимы, с
небольшими модификациями, ко всем организмам.
Принципы репликации ДНК
1.Комплементарность
2.Антипараллельность
3.Полуконсервативность
Понятие «полуконсервативность» означает, что каждая дочерняя ДНК состоит из одной матричной и одной вновь синтезированной цепи
Полуконсервативная репликация комплементарных антипараллельных цепей ДНК (реализация принципов 1 – 3)
Единица репликации - репликон
Репликон - молекула ДНК или ее участок, способные к автономной репликации.
•Репликон содержит регуляторные последовательности, которые обеспечивают регулируемое удвоение его ДНК; к ним относятся точки инициации (ori) и терминации репликации.
•Последовательность событий в репликоне:
инициация репликации элонгация
терминация репликации
• Репликон контролируется на стадии инициации
репликации (у эукариот – переход от фазы G1 к S- фазе)
Три возможных механизма роста дочерних цепей ДНК, согласующиеся с полуконсервативной репликацией
(а) однонаправленный рост обеих дочерних цепей от двух точек начала репликации (ori 1
и ori 2)
(в) однонаправленный рост дочерних цепей от одной ori с формированием одной репликативной вилки
(с) двунаправленный рост дочерних цепей от одной ori с формированием двух репликативных вилок
репликационный глазок (bubble)
к |
Дочерние цепи - красные |
Электронные микрофотографии реплицирующейся кольцевой двунитевой ДНК вируса полиомы
репликационный глазок
тета-структуры
•Наличие репликационного глазка; значит, рост от одной ori (вариант А отбрасывается).
•Репликация θ-типа (формирование θ-структуры).
•Прокариотический геном представлен одним репликоном.
•Разделение дочерних молекул должно происходить с участием топоизомераз.
•У прокариот одна хромосома
(единица сегрегации) содержит один репликон (единицу репликации). Таким образом, единицы сегрегации и репликации у прокариот совпадают.
Одноили двунаправленная репликация?
Двунаправленный рост двух дочерних цепей от одной точки ori в кольцевой хромосоме
Слева: доказательство такого роста в вирусной двунитевой кольцевой ДНК
Репликация ДНК Е.соli (схема Кэрнса, 1966)
Точки начала репликации (ориджины репликации)
•Уникальные сегменты ДНК, содержащие множественные короткие повторы.
•Эти повторы узнаются мультимерными ориджин-связывающими белками. Последние играют ключевую роль в сборке ферментных комплексов в участках начала репликации.
•Области ориджина содержат АТ-богатые участки, облегчающие расплетание ДНК.
Консенсусная последовательность минимального ori бактерий (из анализа геномов шести бактерий)
• 248 п.о.
•три повторяющихся АТ-богатых 13-членника;
•четыре повторяющихся 9-членника, первый в обратной ориентации (dnaAboxes)
Доказательство origin
двунаправленного
роста от одной ori дочерних цепей клеточной ДНК
Метод: ауторадиография высушенных волокон ДНК, меченной в ходе репликации культивируемых клеток млекопитающих [3H]тимидином сначала с низкой, а затем с высокой удельной активностью
origin
origin 