Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
ФОРМИРОВАНИЕ КОНЦОВ ЛГШЕПНЫХ МОЛЕКУЛ ДНК
Из того факта, что РНК-аатравки обычно удаляются следует вопрос о формировании копцов линейных молекул ДНК Поскольку на 3 -конце матричной цепи необходим небольшой фрагмент PTIK, должен существо вать какой-то способ задельишиия одпоцрпочечных пробелов, образующихся при удалении рибонуклеотидов (рис. 9-24). Одпаьо в ДНК фага Т7 нет подобных пробелов на концах и все дезоксинуклеотиды копцевыл участков нормально спарены. Решение вопроса о том, как все-таки обр i-зуются полные молекулы без пробелов, вытекает из сопоставления двух неожиданных свойств, характеризующих большинство липеиных ДПЬ. Во-первых, линейные ДНК обычво имеют избыточные последовательности на концах — последовательность на левом конце в точности повторяется на правом Во-вторых, при репликации линейных молекул сразу не образуются дочерние молекулы нормальной длины, а возникают очень длинные копкатемеры, содержащие многократно повторяющуюся последовательность генома.
Причина, ио которой синтез линейном ДНК должен проходить через стадию коикатемеров, состоит в том, что при начальной репликации линейной двойной спирали образуются две неполные дочерние молекулы Один конец каждой из них реплицирован полностью, а другой содержит одпоцепочечный Л -конец. Благодаря избыточным концевым последова тельпостям последовательности обоих З'-ковцов комплементарны Друг другу, они могут спариться и образовать конкатемер длиной в две единицы длины исходной ДИК (рис 9-25). После заполнения оставшихся одноцепочечных пробелов it сшивания цепей лигазой этот днмер спова мой ст реплицироваться и образовать две неполные дочерние молекулы, ьото-рые будут слипаться друг с другом, образуя тстрамер, и т. д. Молекулы единичной длины могут образоваться из таних коикатемеров под денет вием специфических эндопуклеаз, резрезатсщих две цепи ДНК, причем разрезы сдвинуты относительно друг Друга Продукты такого разрезания имеют небольшие одхюцепочечвые й'-концы, и соответствующие пробелы могут быть легко заполнены ДПК-потимеразои. При этом получаются двух цепочечные молекулы, идентичные исходной родительской молекуле-
Рис. 9-24. Неполная репликация 3'-концов ликешкш молекуты ДНК фа|а Т7.
Рпс. 9-25- Использование копкатемеров для полной репликации ллпенпои ДНК фага Т7-А Спаривании основашш комплементарных З'-концов Б Заполиеиие пробелов с помощью ДШх-полиморазы I и лигазы В. Расщепление специфическом иуклеалон в строго определен-вых местах Г Полимеризация па 3 концах.
В случае репликации кольцевой ДИК проблемы заполнения пробе' лов не возникает Одноцепочечиые пробелы па месте удаленных FHK-затравок немедленно заполняются при наращивании З'-конца,' перемещающегося по кольцу
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ РЕПЛИКАЦИИ КОЛЬЦЕВОЙ ДИК, ИМЕЮЩИЕ КОНФИГУРАЦИЮ, НАПОМИНАЮЩУЮ ГРЕЧЕСКУЮ БУКВУ ©
При удвоении кольцевой ДИК времепное образование липейпой ДИК пе обязательно. Изучение репликативных промежуточных продуктов многих кольцевых хромосом с помощью электронной микроскопии показало, что цепи родительской ДНК на протяжении всей репликации сохраняют кольцевую конфигурацию (рис- 9-26)- Они всегда имеют форму греческой буквы 0, возникающую при инициации пузыря репликации в определенной точке (начало репликации) (рис 9-27) Например, начало репликации в кольцевой ДНК фага Я расположено вблизи гепа 0 и синтез происходит в обе стороны, по часовой стрелке и против нее (рис. 9-28). Начало репликации в хромосоме Е coh в норме расположено вблизи локуса ilv в районе 74 мин стандартной генетической карты. И в этом случае репликация идет в обоих направлениях.
С момента открытия кольцевой ДНК остается нерешенным вопрос
о том, каким образом две ковалентно замкнутые переплетенные цепи могут расплетаться во время репликации До тех пор пока они остаются интактпыми, даже небольшое раскручивание какого-либо участка кольцевой двухцепочечпой молекулы требует образования супервитков противоположного направления. Следовательно, для по-^консервативней репликации такой ДНК обязательно нужно ввести временные разрывы в одну или в обе полинуклеотидные цепи Сразу же возникает вопрос как и иа каком этапе репликации образуются эти разрывы? И являются ли они результатом случайного действия нуклеаз или существуют специфические разрезающие ферменты, основная функция которых ¦—• еде лать возможным раскручивание цепей родительском ДНК?
Вначале рассматривалась возможность существования некоего постоянного молекулярного шарнира, вокруг которого вращаются родительские цени. В настоящее время складывается впечатление, что такие разрывы обычно существуют в течение очень коротких промежутков времени и могут возникать только в одной из родительских цепей. Действительно, простой разрыв в одной из полипуклеотидных цепей приводит к появлению подобного шарнира, так как вокруг большинства ординарных связей, образующих остов полипу клеотида, возможно свободное вращение. Однако этот механизм, по крайней мере в такой простейшей форме, не способен обеспечить синтез ДНК, так как при прохождении репликативной вилки через одпоцепочечнык разрыв репликация иа разорванной матричной цепи останавливается
