Образование дезоксирибонуклеотидов

Образование дезоксирибонуклеотидов, необходимых для биосинтеза ДНК, происходит на уровне нуклеозиддифосфатов. С участием специального белка тиоредоксина фермент редуктаза восстанавливает 2^/-ОН группу в рибозе и образуется дезоксирибоза. Затем: дНДФдНТФсинтез ДНК.

БИОСИНТЕЗ ДНК, РНК И БЕЛКА

Центральная догма молекулярной биологии отражает поток информации в клетке:

ДНК РНК БЕЛОК



ДНК

Биосинтез днк

Репликация — процесс удвоения ДНК (синтез ДНК на матрице ДНК).

Принципы репликации: 1) комплементарность; 2) антипараллельность; 3) однонаправленность; 4) потребность в праймере (затравке); 5) прерывистость; 6) полуконсервативность.

Первые 3 принципа можно сформулировать одной фразой: синтез каждой дочерней цепи ДНК идет комплементарно и антипараллельно матричной цепи и всегда в направлении 5^/  3^/.

Ферменты и белки, участвующие в репликации (их > 40), объединены в единый комплекс — реплисому.

Хеликаза — раскручивает двойную спираль ДНК в репликационной вилке.

Топоизомераза — снимает напряжение, возникающее в репликационной вилке, и предотвращает обратное скручивание цепей.

Праймаза — синтезирует праймеры. Праймаза является РНК-полимеразой, поэтому образующиеся праймеры представляют собой олигорибонуклеотиды.

ДНК-полимераза — главный фермент процесса. Компоненты, необходимые для её работы: матрица, затравочный олигонуклеотид (праймер), субстраты (активированные нуклеотиды — дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ), ионы магния. ДНК-полимераза катализирует реакцию:

Для образования фосфодиэфирной связи используется энергия макроэргического субстрата. Большинство ДНК-полимераз обладают способностью исправлять ошибки, допущенные при синтезе, путем отщепления неправильно присоединенного нуклеотида и замены его на нужный.

Поскольку цепи ДНК антипараллельны, а синтез идет только от 5^/-конца к 3^/-концу, одна из дочерних цепей синтезируется прерывисто, образуются фрагменты Оказаки. Впоследствии праймеры (участки РНК) из дочерней цепи удаляются, на их месте достраивается ДНК.

ДНК-лигаза — сшивает фрагменты, образующиеся после удаления праймеров и достройки ДНК.

После окончания репликации ДНК подвергается метилированию (защита от нуклеаз).

У прокариот есть три ДНК-полимеразы — ДНК-полимераза III (непосредственно ведет репликацию), ДНК-полимераза II (участвует в репарации), ДНК-полимераза I (отвечает за удаление праймеров и достройку на их месте ДНК).

У эукариот одновременно с репликацией идет синтез гистонов. Ферменты: ДНК-полимераза α (синтезирует отстающую цепь), β (репаративная), γ (митохондриальная), δ (синтезирует лидирующую цепь), ε (функция точно не установлена). На концах линейных хромосом эукариот имеются теломеры (неинформативные повторяющиеся последовательности нуклеотидов). В соматических клетках с каждым актом репликации теломеры укорачиваются из-за невозможности достроить ДНК на месте 5^/-праймера. Это своеобразные «молекулярные часы» клетки.