Механизм действия ДНК-полимеразы



Для передачи дочерним клеткам генетической информации в процессе репликации ДНК должна быть создана копия генома. Репликация ДНК осуществляется ДНК-зависимыми ДНК-полимеразами. Эти ферменты используют в качестве шаблона одну из цепей двойной спирали ДНК, так называемую матрицу. На матрице, начиная с короткой стартовой последовательности (праймера), ферменты синтезируют комплементарную цепь и воспроизводят в итоге исходную двухтяжевую ДНК. Субстратами ДНК-полимераз являются четыредезоксирибонуклеотидтрифосфата:    аденозин-, гуанозин-, тимидин-ицитозинтрифосфаты. При каждом шаге синтеза ДНК происходит спаривание нуклеотида с соответствующим азотистым основанием матричной цепи. Затем α-фосфатная группа связанного нуклеотидаподвергается нуклеофильной атаке со стороны 3'-ОН-группы предыдущего нуклеотида. За этим следует удаление дифосфата и образование новой фосфодиэфирной связи. Эти этапы повторяются снова и снова по мере движения ДНК-полимеразы отодного основания к следующему вдоль матрицы. В соответствии с этим механизмом матричная цепь ДНК считывается в направлении 3'→5'.

 

 

Рассмотрим процесс репликации на примере репликации в Escherichia coli.

Репликация начинается со специфической точки в кольцевой ДНК (область начала репликации) и продолжается в обоих направлениях. В результате образуются две репликативные вилки, которые продвигаются в противоположных направлениях, т. е. обе цепи реплицируются одновременно. На схеме исходная ДНК окрашена в голубой и фиолетовый цвета, а вновь синтезирующаяся — в розовый и оранжевый. В функционировании каждой вилки принимают участие множество различных белков, из которых здесь указаны наиболее важные.

Каждая репликативная вилка включает по крайней мере две молекулы ДНК-полимеразы III, ассоциированные с несколькими вспомогательными белками. К последним относятся ДНК-топоизомеразы (гиразы), которые раскручивают плотно свернутую двойную спираль ДНК, и хеликазы, которые расплетают двухтяжевую ДНК на две цепи. Поскольку матричная цепь всегда читается в направлении 3'→5', только одна из цепей может считываться непрерывно (розовая/фиолетовая). Другая цепь (голубого цвета) считывается в направлении, противоположном движению репликативной вилки. В результате на матрице вначале синтезируются короткие фрагменты новой цепи ДНК (зеленый/оранжевый), так называемые фрагменты Оказаки (OF) Каждый фрагмент начинается с короткой РНК-затравки (праймера, зеленого цвета), необходимой для функционирования ДНК-полимеразы. Праймер синтезируется специальной РНК-полимеразойпраймаза», на схеме не показана), ДНК-полимераза III достраивает этот праймер до фрагмента ДНК длиной 1000-2000 дезоксинуклеотидных звеньев (оранжевого цвета). Синтез этого фрагмента далее прерывается, и новый синтез начинается со следующего РНК-праймера.

 

 

Индивидуальные фрагменты Оказаки первоначально не связаны друг с другом и все еще имеют РНК на 5'-концах. На некотором расстоянии от репликативной вилки ДНК-полимеразаначинает замещать РНК-праймер последовательностью ДНК. В завершение остающиеся одноцепочечные разрывы репарируются ДНК-лигазой. В образованной таким образом двойной спирали ДНК только одна из цепей синтезирована заново. Поэтому говорят, что репликация ДНК происходит по полуконсервативному механизму.


 

Аквапорин.

Аквапорины — интегральные мембранные протеины, формирующие поры в мембранах клеток.Аквапорины, или "водные каналы", избирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и покидать её, в то же время препятствуя протоку ионов и других растворимых веществ.Аквапорины, избирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и покидать её, в то же время препятствуя протоку ионов и других растворимых веществ.

 

Аквапорин – белок тетрамер, состоящи из четырех идентичных мономеров, каждый из которых образует трнсмемранную пору. На рисунке выше слева представлен один из мономеров (вид из плоскости мембраны). Фиолетовые спирали образуют центральную пору. Две более коротких зеленых спирали содержат последовательность Asn-Pro-Ala, которая обнаружена во всех аквапоринах:

 

 

На схеме справа видно, что около His180пора сужается до диаметра (до 2.8 ангстрем) примерно равному молекуле воды. Положительный заряд на Arg195препятствует проникновению ионов H2O+и других катионов.

Две зеленые спирали обращены положительным диполем к поре, что отталкивает протоны не давая проникнуть им через поры, разрушает и предотвращает образование водородных связей.

** положительный заряд на Arg

 


Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 397; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ