Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
ТРИ ФОРМЫ Д НК-ПОЛ ИМ ЕРЛЗЫ
Когда была открыта и исследована первая ДНК-нолимераза — ДНК полимераза I, механизм образования полных цепей ДНК казался довольно простым. Однако к настоящему времени стало ясно, что этот механизм
i
Рис 9 20. Гипотетическая схема репликации, ври которой обе дочерние цепи образуются путем соединения коротких фрагментов, синтеапругощихся в направлении 5' 3'.
А. Частичное расхождение родительской двойной спирали и последующий синтез коротких фрагментом иа родите-льских (-}-}- и (—) цепях
в направлении 5 3 . Б. Ферментативное
присоединение коротких фрагментов к дочерним (-|-)- н (—}-цепям и расплетание out род ного участка нерешшцированной родительской двойной спирали В. На только что открывшихся одноцепочечных матрицах синтезируются новые короткие фрагменты
очень сложен За прошедшее время и Е. coli были идентифицированы но крайней мере три различные ДИК полимеразы, и было бы удивительно, если бы нх функции пе различались между собой (табл 9-4) Долгое время считалось, что ДНК-полимераза I — основной фермент, соединяющий дезоксииуклеотиды; теперь мы знаем, что основной полимеризующий фермент— ДНК-полимераза III, последняя по времени открытия. В отличие от нее ДНК-полимераза I используется главным образом для запол-
Таблица 9-4 Свойства ДНК полимераз Е coli1)
Пол Т Пол ТТ Пол ПТ
функции
Нилимерпзацпн 5 -*3‘ --- + л_
Эклоиуг.лоазиоо расщеиле- +
leuue 5‘ ---*- 3
Экзонуклеазное расщрпле + + +
леняе 3‘ ---> 5
Активность
Пнгнбирспание при выш - - +
кой 1,он цгитрации соли
Срсыстпо к Предшественни Низко* IlllJhOC Гысоког
кам трпфссфатам
I In гкбиротнис реагентами, + +
блоки рующнми
SH I руппы
Общие свойства Одна иол«иеп Очна полипеи Дне и о-l hi ic пт» д
тпдпая цепь тиднан цепь шж цепи
140UW+40000
Мол- вес ПК) ООО 120000 180000
Число молекул ш «летку 400 100 10
Числи нуклеотидов. полм- ~ 1000 ~ 50 ~ 15 ОСЮ
меризованнмх при 37 (
за 1 мин на молекулу
J) A J?cj| ьчс[ г. Синтез ДНК <Л1и|>» 1 !177
нения пробелов между мелкшш фрахментами предшественниками (рис 9-20) Какую функцию выполняет ДНК-полимераза II, неизвестно Поскольку существуют мутантные клетки, содержащие очень мало молекул ДПК-иолимеразы II, может оказаться, что она не является необходимой для клетки Исследование ее ро-ш, видимо, непростая задача
ИСПРАВЛЕНИЕ ОШИБОК С П0М01ЦЫ0 3 -> д-ЗКЗОНУКЛСАЗЫ
После тщательной очистки всех трех форм ДПК-иолимеразы было обнаружено, что каждый ил трех ферментов, помимо полимеризующеи активности, обладает экзопуклсазной активностью, денетвующей в направлении 3' —*• У. Наличие экзонуклеазнои активности с такой специфичностью означает, что каялдая молекула полимеразы обладает способностью но только продолжать синтез цепи после присоединения очередных нуклеотидов, по и отщеплять только что присоединенные нуклеотиды.
Даже при небольших концентрациях предшественшшов-дезоксинук -леозидтрифосфатов синтез сильно преобладает над де! рядациеп Возникает вопрос, почему способность к расщеплению ДНК с такой спецпфнч-ностмо должна обязательно сочетаться с полимеризующеи активностью. На первый взхляд наличие специфической нуклеазной активности бессмысленно Однако, как только бы ю показано, что она воздействует предпочтительно на непраиилыто спаренные основапия, ее необходимость стала оченидной. Если к растущей цени случайно присоединяется неправильный нуклеотид, весьма велика вероятность, что он будет удален
до того как будет присоединен следующий. 3 5'-экзонуклеазная а к тивиость обеспечивав г таким образом, исправление ошибок о процессе синтеза В результате репликация ДНК происходит с гораздо бо imieu точностью, чем в отсутствие подобного отбора, когда присоединение не обходимого пу клеотпда зависело бы только от однократного спаривания оснований
Возможно, необходимость постояипого исправлении ошибок объясняет тот факт, что ни один фермент не присоединяет дезо ксии у к л <? о ти д ы в нанравлспип 3 —> 5', Если бы рост дели происходил таким образом, растущий конец содержал бы трифосфатнуго группу Ее богатые энергией связи необходимы для присоединения очередного нуклеотида (рис 9-21) При удалении де^окошуклеотидов в процессе исправления ошибок с конца такой молекулы, несущего трпфосфатную группу, образовывались бы цепи с 5 ОН на конце, неспособные из за недостатка анергии к даль н ей тем > наращиванию, пока в синтез не будут вовлечены новые источники зиергпн. Такая задача могла бы выполняться в реакции, нодобноп лигазнон, но этот зтан настолько замедлял бы репликацию ДНК, что его участие и данном процессе было бы просто бессмысленным.
