Составляющие элементы процесса репликации ДНК. (Лекция 11)

1.

• E. coli имеет три ДНК-полимеразы:
– ДНК полимераза I (pol I)
• Действует на запаздывающей цепи для удаления РНКпраймеров и дорепликации очищенных мест ДНК
– ДНК полимераза II (pol II)
• Участвует исключительно в процессе репарации ДНК
– ДНК полимераза III (pol III)
• Основной фермент репликации ДНК

2.

- Все три полимеразы (pol I, pol II и pol III) обладают
полимеризующей 5 ′ 3′ активностью и способны
удлинять цепь ДНК, присоединяя к ней новые
нуклеотиды.
- Все три полимеразы (pol I, pol II и pol III) имеют
обратную 3′ 5′ экзонуклеазную активность, т.е.
способны за собой устранять неправильно
вставленные нуклеотиды и работать в обратную
сторону.
- ДНК pol I – единственная ДНК-полимераза, которая
имеет дополнительно 5 ′ 3′ экзонуклеазную
активность для удаления РНК-праймера, т.е.
продвигаясь вперед,«съедать» нуклеотиды.

3.

Общая для всех
ДНК-полимераз
активность
5′
праймер
3′ синтез ДНК
Вновь синтезированная
ДНК
Родительская
нить ДНК
Общая для всех
ДНК-полимераз
активность
3′
ДНК-полимераза III
5′ экзонуклеазная активность
Ошибочный нуклеотид
3′
ДНК полимераза за собой убирает
неправильно вставленный нуклеотид
Специфическая
для ДНК
полимеразы I
активность
5′
3′ экзонуклеазная активность
Удаляемые нуклеотиды РНК
РНК-праймер
ДНК-полимераза I

4.

Экзонуклеазная активность в направлении 3ʹ
Матричная цепь
ДНК
5ʹ
ДНК-полимераза сделала
ошибку, т.е. ошибочно
вставила неправильный
нуклеотид
Ошибочно
вставленный
нуклеотид
удаляется ДНКполимеразой
Вставляется нужный
нуклотид
Нормальный синтез ДНК
продолжается

5.

Экзонуклеазная активность 5‘
3’ ДНК-полимераза I
способна гидролизовать свободный 5'-конец, расчищая себе дорогу
и продолжая полимеризацию.
Если на пути фермента встречается короткий (меньше 10
нуклеотидов) неспаренный 5'-конец, то полимераза
сначала проявляет эндонуклеазную активность и
откусывает весь свисающий конец, а затем проявляет
экзонуклеазную 5‘
3’ активность т.е. «откусывает» по
одному нуклеотиду.
Если неспаренный 5'-конец длинный, то фермент
использует его как матрицу.

6.

ДНК-полимераза III
ДНК-полимераза III – основной фермент репликации
ДНК. Он осуществляет синтез ведущей цепи ДНК и
фрагментов Оказаки при синтезе запаздывающей цепи.
Это сложный фермент – состоящий из 10 субъединиц,
каждая из которых имеет свою функцию.

7.

ДНК-полимераза III E. coli
′
′

8.

9.

ДНК-полимераза I
ДНК-полимераза I (ДНК-полимераза Корнберга) это одна
полипептидная цепь с молекулярной массой 109 кДа (тыс дальтон).

10.

5´
ДНК-лигаза
DNA
ligase
Запаздывающая
Lagging strand цепь
(discontinuous)
РНК-праймер
RNA
primer
ДНК-полимераза
DNA
polymeraseI I
(«съедает» РНК-праймер)
Фрагментfragment
Оказаки,
Okazaki
синтезированный
made by DNAДНКполимеразой III (1 000polymerase
III
2 000 нуклеотидов)
Предыдущый
РНК-праймер
Leading strand
Ведущая
цепь
(continuous)
Место посадки
ДНК-полимеразы III
для доращивания
РНК-праймера
Праймаза,
синтезирующая
Primase
РНК-праймер (10-12
нуклеотидов)
3´

11.

ДНК-лигаза
Однонитчатый надрез
Однонитчатый надрез
зашит
Однонитчатый
разрыв
ДНК-лигаза
Лигаза + АТФ или лигаза + НАД
Лигаза +
АМФ
Фосфодиэфирная
связь