Репликация. Синтез ДНК по матрице ДНК

1.

Синтез ДНК
по матрице ДНК
НГУ
Профессор СУНЦ НГУ к. б. н. О. В. Саблина

2.

Матричные синтезы
Матрица
Т Г Т Ц А А Ц Т Т
А Ц А Г Т Т Г А А
Т Г
Репликация
Т Ц А А Ц Т
А Ц А
Г
Т Т
Г
ДНК
Т
А А
Матрица

3.

Принципы репликации
1. Комплементарность
2. Антипараллельность

4.

Принципы репликации
3’
5’
5’
3’

5.

Принципы репликации
3’
5’
5’
5’
5’
3’

6.

Принципы репликации
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность

7.

Принципы репликации
Новая цепь
3’
5’
3’
5’
Новая
молекула
Новая
молекула
5’
3’
5’
Старая цепь
3’

8.

Принципы репликации
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность
4. Полуконсервативность

9.

Принципы репликации
Затравка
(праймер)
праймаза
ДНК-полимераза
РНК
3’

10.

Принципы репликации
ДНК-полимераза
Затравка
(праймер)
3’
РНК
3’
праймаза

11.

Принципы репликации
Затравка
(праймер)
3’
ДНК-полимераза
РНК
3’

12.

Принципы репликации
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность
4. Полуконсервативность
5. Потребность в затравке

13.

Принципы репликации
5’
Репликативная
вилка
5’
3’
3’

14.

Принципы репликации
ДНК-лигаза РНКаза Н
3’
5’
5’
3’
ДНК-полимераза
праймаза
5’
3’

15.

Принципы репликации
3’
5’
5’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
3’
5’
3’

16.

Принципы репликации
3’
Брешь от удаленной
затравки
5’
5’
3’
Фрагменты
Оказаки
Запаздывающая цепь
Лидирующая цепь
3’
5’

17.

Принципы репликации
1. Комплементарность
2. Антипараллельность
3. Униполярность
4. Полуконсервативность
5. Потребность в затравке
6. Прерывистость

18.

Единица репликации
Прокариоты
ori
Вся молекула ДНК
Репликативные
вилки
скорость движения
~1000 п.н./сек
E. coli 4600 тыс. п.н.

19.

Единица репликации
Эукариоты
Скорость репликации – 50 п.н./сек
средняя хромосома ~1,5 · 108 пар нуклеотидов
Репликативные вилки
Направление движения
ДНК-полимеразы
ori
скорость движения
репликативной вилки
ок. 3000 п.н./мин
ori
Репликон
Мышь
25000 репликонов
150 тыс. п.н.

20.

Единица репликации

21.

Для репликации нужны
Матрица Однонитевая ДНК
Фермент
ДНК-полимераза
Мономеры:
Активированные нуклеотиды
трифосфаты
А
Г
Ц
Т

22.

Нуклеозидтрифосфаты
OO
O-
O
-
O
P
O
N
N
O
N
CH2 O
H
H
H
H
OH
H
А
O
-
O
P
-
P
O
OO
P
O
-
O
P
O
-
O
P
O
O
O
N
O
N
O
O-
O
O
-
CH2 O
H
H
H
H
OH
H
O
Г
O
P
O
NH2
P
ЦТФ
NH2
N
O
NH
N
P
O
-
O
N
ТТФ
NH
CH2 O
H
H
H
H
OH
H
ГТФ
O
O
O
O H3C
O
-
Т
O
O
АТФ
N
P
~
O
NH2
-
~
O
~
P
~
O
~
-
~
P
~
O
~
-
O
N
O
O
CH2 O
H
H
H
H
OH
H
Ц

23.

Матрица
Однонитевая ДНК
Топоизомераза создает частично
расплавленные участки

24.

Матрица
Однонитевая ДНК
Топоизомераза создает частично
расплавленные участки
Геликаза
разрывает водородные связи
SSB-белки стабилизируют однонитевую ДНК

25.

Глаз репликации

26.

Дочерняя нить
Репликативная
вилка
Материнская
нить

27.

Димер ДНК-полимеразы
Лидирующая цепь
Геликаза
Топоизомераза
Фрагмент Оказаки
Брешь от удаленного
праймера
Праймаза
Праймер
ДНК-лигаза
Запаздывающая
цепь
РНКаза Н

28.

Топологические проблемы репликации

29.

Топоизомераза типа II

30.

Топоизомераза типа II

31.

Теломераза
Конец молекулы недореплицирован
5’
РНК
3’
5’

32.

Теломераза
5’…ЦЦЦААУЦ…3’
5’
Теломераза
3’
3’
(ГГГТТАГ)n
Теломерные повторы

33.

Теломераза
5’…ЦЦЦААУЦ…3’
3’
5’
(ГГГТТАГ)n
Теломерные повторы

34.

Теломераза
5’
Затравка
3’
Удлиненная
теломера
Лигаза

35.

Теломераза
5’
5’
Затравка
3’ 3’
5’
5’

36.

Теломераза
5’
3’
3’
3’
5’
5’
3’
5’

37.

Какие белки участвуют в репликации?
Топоизомераза
Геликаза
Праймаза
SSB-белки
ДНК-полимераза
Лигаза
Теломераза