Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 9.5 Белки, необходимые для синтеза двухценочетгаътх ДНК фаггш Ф Х174 п М131)
М13 ФХ174 М13 ФХ1Г4
Инициация Элонгация
PHI\ -полимераза + --- ДНК-шшимсраза III + +
Продукт гена dna А --- + (?) Расплетающий белок + +
Продукт гопа dna В --- + Тер.чипация
Продукт гена dna С --- +
Продукт гопа dna G --- + ДНК-полимераза I + +
Расплетающий белок + + ДНК-лигвза + +
I) fichcltman et al , Science, ISf. НЯ7 (1974).
набор ферментов, который обычно участвует в репликации плазмидгтой ДНК, тогда как ДНК фХ174 превращается в двухцепочечную форму при участии несколько отличного набора ферментов, тех, что используются при нормальной репликации основной хромосомы Е. coli. Если дело обстоит именно так, то мы вынуждены будем признать, что существует не один, а несколько способов репликации весьма сходных на первый взгляд молекул ДНК.
РЕПАРАЦИОННЫЙ СИНТЕЗ
В течепие многих лет биохимики считали, чю включение предшественников нуклеотидов в ДНК обязательно связано с синтезом новых поли-нуклеотидных цепей. Сегодня мы знаем, однако, что нуклеотиды могут включаться и в готовые цени ДНК в ходе ферментативных реакций, в которых происходят репарации повреждений в ДНК Появление модифицированных оснований или разрывы в цени в результате облучения не обязательно летальны, если осуществляются соответствующие репарационные процессы. В настоящее время известно несколько типов процессов репарации. В большинстве своем они былк впервые обнаружены при изучении мутантов с повышенной чувствительностью к повреждевиям при облучении Последующие биохимические исследования позволили показать, что в этих мутантах отсутствуют определенные процессы репарации. Таким образом, в нормальных клетках многие повреждения, вызванные облучением, обычно репарируются до того, как проявится их действие Лучше всего изучено образование тиминовых днмеров под действием УФ облучения. Когда ультрафиолетовый свет поглощается соседними остатками тимипа, они соединяются между собой и образуют структуру, показанную на рис. 9-36. Если это повреждение не репарируется. оно летально, сшитые остатки тимина не функционируют в составе матрицы при образовании цепей ДИК потомства. Нормальная репликация воз-можна только после вырезания димеров Это происходит в несьолько стадий, причем каждая из них катализируется особым ферментом. На первом этапе специфическая эндонуклеаза узнает поврежденный участок и разрезает соответствующую полипуклеотидпую цепь с одной стороны от димера. На следующем этапе 5' —> З'-экзонуклеаза ДНК-полимеразы I отщепляет нуклеотиды по соседству с разрывом На третьем этапе какой-то фермент, возможно ДНК-полимераза I, заполняет образовавшийся в одной цепи пробел нуклеотидами, присоединяя их к 3 -концу цепи. Наконец, на последнем этапе полинуклеотидлигаза сшивает два конца, заделывая оставшийся разрыв (рис. 9-37).
Рис. 9-30. Образование тиминовых димеров при облучении
Рис S-87. Некоторые ферментативные реак Пии. протекающие при репарации молекул ДИК, содержащих тимивовые диысры А. Нар видение структуры молекулы ДНК, вызванное образованием тпмиыового диыера ири УФ-сблучении Б Специфическая эндонуклеаза расщепляет одну из цепей вблизи димера. В- Вырезание небольшого участка, яключащего тимнповьш димер, экзоиуклеазом Г Синтез повой цепи в направлении 5 —>• 3 . Правильные основания выбираются б шгода-ря спариванию с основаниями интактнои цепи Д. Пошшуклеотичлигаза соединяет концы разорванной цепп и репарация молекулы завершена
1
jILJWi,
4-
_ _ ^lblbudi
4
¦ Ifif r
X
Имеются доказательства существования процессов репарации практически во всех изученных клетках, от бактерий до высших растений и животных. Это ие кажется неожиданным, так как все клетки постоянно подвергаются различным формам облучения. В процессе эволюции клетки, обладавшие ферментативными системами для репарации поврежденных молекул ДНК, должвы были иметь огромное преимущество при отборе. К тому же эволюция систем репарации должна быть обязательной предпосылкой развития организмов со все большим количеством ДНК, поскольку чем больше ДНК содержит клетка, тем выше вероятность, что данная доза облучения окажется летальной.
УЧАСТИЕ МЕМБРАН В РЕПЛИКАЦИИ
Рост и деление бактериальной клетки должны включать пе только точное удвоепие кольцевой ДНК хромосомы с образованием двух идентичных дочерних хромосом, но и их правильное расхождение в две клетки потомства. Поэтому всегда казалось естественным предполагать связь
Рис. 9-38. Прикрепление хромосомы Bacillus д-ра Райтера, Институт Пастера, Париж subtilis к ипячиваиию бактериальном исмб- Я — ядериый хромосомный материал; М — раны (мсзосоме). (С любезного разрешения мезосома.
мр. иду клеточной мембраной и определенной частью бактериальной хромосомы. Эту связь удалось обнаружить с помощью электронной микроскопии, на микрофотографиях можно заметить места прикрепления хромосомы к погнутым внутрь клетки участкам мембраны, называемым мезосомами (рис. 9-38) Кроме того, если при выделении интактпых бактериальных хромосом применяют очень мягкую обработку, то часто удастся обнаружить, что они связаны с фрагментами мембраны.
