Элонгация

Репликация

Репликация – процесс удвоения хромосом в S-периоде клеточного цикла. При репликации каждая цепь родительской двухцепочечной ДНК служит матрицей для новой комплементарной цепи. Вновь образованная двойная спираль имеет одну исходную и одну дочернюю цепь. Такой механизм удвоения получил название «полуконсервативная репликация». В основе образования дочерней цепи лежит принцип комплементарности.

Репликацию можно разделить на 4 этапа:

1. Инициация (образование репликативной вилки);

2. Элонгация (синтез новых цепей);

3. Исключение праймеров;

4. Терминация (завершение синтеза).

Репликацию осуществляет особый мультиферментный комплекс.

Инициация

Инициацию регулируют специфические сигнальные белковые молекулы – факторы роста. Они связываются рецепторами мембран и побуждают клетку к началу репликации. В определенном сайте начала репликации (оридижне) происходит локальная денатурация ДНК, цепи расходятся и формируются 2 репликативные вилки, движущиеся в противоположных направлениях.

Ферменты и белки, участвующие в репликации:

· ДНК-топоизомеразы регулируют суперспирализацию ДНК;

· ДНК-хеликаза разрывает водородные связи и расплетает двойную спираль ДНК;

· SSB-белки связываются с одноцепочечными нитями и предотвращают комплементарное скручивание.

Элонгация

Репликация ДНК осуществляется ДНК-зависимыми ДНК-полимеразами. Субстратами и источниками энергии для синтеза служат дезоксирибонуклеотидтрифосфаты. Эти соединения активируются ионами магния. Нейтрализуя отрицательный заряд нуклеотидов, они повышают их реакционную способность. Ферменты проявляют каталитическую активность в присутствии раскрученной цепи ДНК. Синтез цепей ДНК происходит только в направлении 5’-3’ растущей цепи. В каждой репликативной вилке идет синтез 2 дочерних цепей: лидирующей – направление синтеза совпадает с направлением движения репликативной вилки, и отстающей – направление синтеза противоположно направлению движения репликативной вилки. Отстающая цепь синтезируется короткими фрагментами Оказаки из 100 нуклеотидов. Фрагменты Оказаки затем сшиваются ДНК-лигазой

Разновидности ДНК-полимераз:

· ДНК-полимераза α присоединяется к определенному сайту, синтезирует праймер – фрагмент из ~ 10 рибонуклеотидов и достраивает к нему фрагмент из 50 дезоксирибонуклеотидов;

· ДНК-полимераза δ синтезирует новую цепь на основе олигонуклеотида, синтезированного ДНК-полимеразой α. Включение дезоксирибонуклеотидов в цепь сопровождается гидролизом макроэргических связей соответствующих нуклеозидтрифосфатов. Энергия расходуется на образование фосфодиэфирной связи между последним нуклеотидом цепи и присоединяемым нуклеотидом;

· ДНК-полимераза ε осуществляет синтез цепи ДНК отстающей дочерней цепи;

· ДНК-полимераза β удаляет праймеры, отщепляя с 5’-конца по одному рибонуклеотиду, а к 3’-концу присоединяет дезоксирибонуклеотиды;

· ДНК-полимераза γ участвует в репликации митохондриальной ДНК.