Белковые факторы, необходимые для биосинтеза ДНК.

ДНК-связывающий белок (SSB-белок).Ослабляет взаимодействие цепей в молекуле ДНК. Активирует ДНК-полимеразы II и III.

ДНК-раскручивающий белокобладает нуклеазной активностью. Разрывает связь одной из цепей ДНК, что обеспечивает раскручивание ее молекулы.

ДНК-закручивающий белок вызывает суперспирализацию ДНК.

У эукариот открыты факторы репликации – RFA (аналог SSB-белка) и RFC – фактор, стабилизирующий репликационный комплекс.

Всего в репликации ДНК участвует более 40 ферментов и белковых факторов, объединенных в единую ДНК-репликазную систему,называемую реплисомой.

Этапы биосинтеза ДНК:

Инициация. К одноцепочечному фрагменту ДНК в момент распаривания биспиральной структуры присоединяются ДНК-связывающий белок, ДНК-раскручивающий белок, ДНК-полимеразный комплекс, праймаза и праймосома.Формируется репликативная вилка(рис. 9). На материнской цепи ДНК при участии праймазысоздается затравочный олигонуклеотид – праймер.

Элонгация.При посредстве ДНК-полимеразы III на материнской цепи ДНК синтезируется дочерняя цепь. Процесс полимеризации идет по принципу комплементарности и только в направлении 5' ® 3'.Обе цепи реплицируются одновременно. Их синтез идет в противоположных направлениях.

Рис. 9. Строение репликативной вилки

Синтез ведущей цепи ДНК осуществляется непрерывно. Отстающая цепь образуется в направлении, обратном движению репликативной вилки. Синтез происходит фрагментарно. Эти фрагменты получили название фрагментов Оказаки (в честь японского биохимика, впервые предложившего схему биосинтеза ДНК, в которой были преодолены трудности, связанные с антипараллельностью цепей ДНК в ее биспиральной молекуле). Длина фрагментов Оказаки – 150-200 тысяч нуклеотидов у эукариот и 1000-2000 – у бактерий.

Элонгация завершается отделением праймеров и замещением свободных мест комплементарными дезоксирибонуклеотидами под действием ДНК-полимеразы I. Отдельные фрагменты ДНК объединяются при помощи ДНК-лигаз.

Если бы молекула ДНК реплицировалась одним репликативным комплексом, то потребовалось бы 10 дней. Фактически репликация генома человека in vivo продолжается 6-8 ч. Репликация одновременно начинается в нескольких участках ДНК, имеющих определенную нуклеотидную последовательность и называемых ориджинами. Ориджины расположены примерно через 100000 нм. Участок ДНК между соседними ориджинами называют репликоном.Каждый репликон реплицируется двумя репликативными комплексами, движущимися навстречу друг другу. Один репликон реплицируется за 2 ч. И столько же времени потребуется для репликации молекулы ДНК любой длины.

Терминация.Существуют особые нуклеотидные последовательности, программирующие прекращение репликации ДНК.

Точность репликацииДНК – одна ошибка на 10¹⁰ реакций. Допущенная ошибка может быть исправлена в ходе репарационных процессов.