Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время легко выделить ДНК в процессе репликации и исследовать ее с помощью электронной микроскопии Когда это было впервые» сделано с линейной ДНК фага Т7, предполагалось что репликация должна начинаться на одном или обоих концах молекулы, так как па первый взгляд легче представить себе разделение цепей на копцах ДНК, чем
1
Рис Я-17 А Электронная микрофотография молекулы ДНК фага 17. репликация которой только началась В иден небольшой репликативный пузырь, середина которою находится примерно на расстоянии 17% общем длины ДИК от те кого конца генетической карты фага Т7 Б Молекула на бочее поацвен стадии репликации Ее У-образная форма — результат того, что левая репликативная впл ка достигла соответствующего конца (С любезного разрешения д-ра Вольфсона и д-ра Дрссслера )
па внутреннем участке двойной спирали. Неожиданно оказалось, что репликацпн начинается на внутреннем участке, всегда в точке отстоящей на 17 % полкой длины молекулы от ее левого конца. Как только начинается синтез ДНК точки репликации начинают двигаться и обоих направлениях, образуя промежуточную структуру, по форме напоминающую глаз:
—О— , которая превращается в молекулы, имеющие форму буквы
Y когда левая репликативная вилка достигает соответствующего конца ДНК (рис. 0-17). Образование этих структур позволяет с полной опре делепностью отвергнуть гипотезу двухэтаиной репликации, когда цепи родительской ДНК сначала полностью расплетаются н только затем служат матрицами для синтеза новых двойных спирален Во всех репликативных промежуточных структурах можно увидеть лишь очень корот кие одно цепочечные расплетеппые участки Таким образом, дочерние пол и нуклеотидные цени синтезируются почти сразу после расхождения родительских цепей
ОБЩИЙ РОСТ ЦЫ1И В НАПРАВЛЕНИИ 5' —3 И 3'
Из противоположной направленности двух цепей двойной спирали (о’ —> 3' и 3' -»-5') следует, что две дочерние цепи, синтезирующиеся в каждой ии репликативных вилок, также должны быть ориентированы в противо-
Рис 9-18 Оощее направление роста '1»чсрнеи цепи в области регашкатив son вилки
Рпс, 9-19 Реакция нуклеоандтрвфос фата с 3 ОН группой растмцен цепи ДИК.
III К-почимераш
наложных направлениях Таким образом, общее направление роста цепи должно быть 5‘—»- 3 для одной из дочерних нитей и 3' -+ 5' —- для другой (рис. 9-18). Однако, как это ни парадоксально, все известные формы ДНК по ишеразы — единственного фермента, способного присоединять предшественники нуклеотидов к ДНК, — наращивают цепи только в направлении 5' —*• 3' Химическая реакция, которую фермент катализирует позволяет нуклеозпдтрифосфатам взаимодействовать со свободным 3 -концом растущей поли нуклеотид нон цепи (рис. 9-19) Таким образом нозннкает вопрос о существовании других ферментов репликации, в пер-в_\к» очередь ферментом, способных присоединять нуклеотиды к свободным 5 концам Несмотря на весьма пнтепсивные поиски, ни одного формепта с такой специфичностью пока не обнаружено.
КОРОТКИЕ ФРАГМЕНТЫ ДНК - ПРЕДШЕСТВЕННИКИ ДЛИННЫХ ЦЕПЕЙ
Решение казавшейся парадоксальной проблемы синтеза в направлении 3 —*• 5' было получено в результате открытия того, что дезоксинуклео тпды большей частью не присоединяются непосредственно к очень длин ныч дочерним полинуклеотидам; сначала они обнаруживаются в составе гораздо более коротких цепей ДИК (длиной примерно в 1000 оснований), которые затем присоединяются к основным дочерним цепям иод действием соединяющего полипуклеотидные цепи фермента—ДНК чигазы. Это открытие позволило сделать предположение, что цепь, направление роста которой в целом 3'->5 , может образовываться в результате соединения более коротких цепей, каждая из которых синтезируется обычным спо сооом — в направлопии 5' —3'. В этом случае одни п те же ферменты могли бы обеспечивать синтез всех цепей дочерних ДНК Доказательство справедливости этого предположешгя было получено в прямых экспери ментах но изучению концов растущих фрагментов, к которым только 410 были присоединены предшественники нуклеотидов Все эти экспе рпменты доказана, что рост происходит исключительно на 3*-конце цепи Вначале считалось, что мелкне фрагменты являются предшествеп ипкамн только цепей, растущих в направлении 3* —*- 5'- Но к настоящему времени получены доказательства, что обе дочерние цепи вблизи репликативной вилки формируются соединением мелких фрагментов (рис 9 20). Это означает, что расхождение цепей родительской ДНК в области реплпкативнои вилки не является прямым следствием включения нуклеотидов. но что существует некая сила, под действием котором возникают протяженные одноцепочечные участки впереди точек роста. Такие участки возникают главным образом под действием так называемых расплетающих белков. Расплетающие белки связываются только с одноцепочечной ДНК и если их количество велико, дестабилизируют двойные спирали и способствуют их расхождению на отдельные цени С каждой репликативной ниткой связано около 200 молекул расплетающего белка, а каждая молекула белка связывается с 8—10 нуклеотидами. Таким образом, каждан ветвь репликативной вилки содержит примерно 2000 неспареиных осно наний и па этик участках может происходить инициация синтеза коротких фрагментов ДНК.
