Особливості еукаріотичної системи реплікації

Загальні принципи й механізми реплікації є спільними для про- та еукаріотів, розрізняючись у деталях:

• Еукаріотична реплікативна вилка містить дві ДНК-полімерази, процесивність яких забезпечується ковзним циркулярним обручем. Різниця лише в тому, що обруч (PCNA – ProliferatingCell Nuclear Antigene) складається з трьох субодиниць. Крім забезпечення процесивності ДНК-полімерази, PCNA взаємодіє ще з багатьма білками, залученими до виконання різноманітних функцій при реплікації.

• Одна з полімераз веде синтез лідируючого ланцюга, інша синтезує фрагменти Оказакі довжиною 200 – 400 пар основ. РНК-праймер на початку кожного фрагмента Оказакі видаляється специфічною нуклеазою. Прогалина потім заповнюється ДНК-полімеразами, одноланцюговий розрив зшивається лігазою.

• Основним структурним модулем реплісоми є мультибілковий комплекс RFC (Replication Factor C), що виконує функції, аналогічні до бактеріального τ-білка та γ-комплексу.

• Вважається, що основною реплікативною геліказою еукаріотів є моногексамерний білок МСМ (Mini Chromosome Maintenance). Одноланцюговий стан ДНК у реплікативній вилці підтримується білками RPA (Replication Protein A – аналог білків SSB).

Еукаріотичні днк-полімерази

П’ять основних типів еукаріотичних ДНК-полімераз прийнято позначати грецькими літерами.

Полімераза α складається з чотирьох субодиниць: одна виконує структурну роль, друга має ДНК-полімеразну активність, ще дві субодиниці відповідають за активність РНК-полімеразну. Відповідно, полімераза α виконує роль праймази: саме вона синтезує короткий РНК-праймер (6 – 10 нуклеотидів), який далі трохи подовжується як ДНК. Полімераза α характеризується низькою процесивністю і, на відміну від інших ДНК-полімераз, не має екзонуклеазної активності.

Полімераза β – мономерний білок, основна роль якого полягає в заповненні однонуклеотидних прогалин при ексцизійній репарації основ.

Полімераза γ – реплікативна ДНК-полімераза мітохондрій. Складається з двох субодиниць, крім ДНК-полімеразної має обидві (3′- та 5′- ) екзонуклеазні активності.

Полімерази δ та ε – основні реплікативні ДНК-полімерази еукаріотів. Складаються з чотирьох (ε) або трьох – п’яти в різних видів (δ) субодиниць. Обидві полімерази можуть працювати в реплікативній вилці (у комплексі з PCNA та RFC) на обох ланцюгах (лідируючому та тому, який запізнюється). Функціональну різницю між двома полімеразами остаточно не з’ясовано. Вважається, що полімераза δ є суто ДНК-синтезуючою машиною, тоді як полімераза ε використовується також як «сенсор» пошкоджень ДНК, сприяючи активації репараційних процесів. Крім реплікативного синтезу ДНК, полімерази δ і ε здійснюють заповнення довгих багатонуклеотидних прогалин як при з’єднанні сусідніх фрагментів Оказакі, так і при репараційних процесах

Крім названих ДНК-полімераз, які відносять до групи полімераз високої точності синтезу, в еукаріотичних клітинах працює ще досить велика кількість ДНК-полімераз низької точності (ζ, η, ι, κ). Їхня основна функція полягає в тому, щоб забезпечити синтез ДНК у разі пошкодження матриці: зустрічаючи пошкодження, реплікативна машинерія високої точності (яка включає полімерази δ чи ε) зупиняється. Полімерази низької точності дозволяють долати пошкодження, які пізніше можуть бути виправлені шляхом репарації, і знов замінюються на полімерази δ/ε, що продовжують високоточний синтез ДНК. Крім того, описано ще кілька ДНК-полімераз в еукаріотичних клітинах: полімераза θ імовірно відіграє роль у репарації між ланцюгових зшивок ДНК, λ є гомологічною до полімерази β і, ймовірно, залучена до репарації під час мейозу, µ можливо бере участь у рекомбінації імуноглобулінових генів.