Дезоксирибонуклеиновая кислота 1

послідовностей. Наприклад, фермент EcoRV (рестрикційний фермент № 5 бактерії E. coli) розпізнає шестинуклеотидну послідовність 5'-GAT|ATC-3' й розрізає ДНК у місці, вказаному вертикальною лінією. У природі ці ферменти захищають бактерії від зараження бактеріофагами, розрізаючи ДНК фага, коли вона вводиться в клітину бактерії. Власна ДНК бектерії захищена від рестриктаз за допомогою метилювання. У цьому випадку нуклеази — частина рестрикційно-модифікаційної системи.

ДНК-лігази зшивають цукрофосфатні остови молекул ДНК, використовуючи енергію АТФ. Вони особливо важливі в процесах реплікації ланцюжка, що запізнюється, з'єднуючи між собою фрагменти Окадзакі. Крім того вони використовуються в репарації ДНК ігомологічній рекомбінації. У лабораторних дослідженнях лігази широко використовуються в клонуванні і фінґерпринтингу.

Полімерази

Інша важлива для метаболізму ДНК група ферментів синтезує ланцюжки полінуклеотидів з нуклеозидтрифосфатів, це — полімерази. Вони додають нуклеотиди до 3'-гідроксильної групи попереднього нуклеотиду в ланцюжку ДНК, тому всі полімерази працюють у напрямі 5' → 3'. У активному центрі цих ферментів субстрат — нуклеозидтрифосфат — злучається з комлементарною основою у складі одноланцюжкового полінуклеотидного ланцюжка — матриці.

У процесі реплікації ДНК, ДНК-залежна ДНК-полімераза синтезує копію початкової послідовності ДНК. Точність дуже важлива в цьому процесі, оскільки помилки полімеризації приведуть до мутацій, тому багато полімераз мають здатність до «редагування» — виправлення помилок

Полімераза дізнається про помилки в синтезі за відсутністю спаровування між неправильними нуклеотидами. Після визначення відсутності спаровування активується 3' → 5' екзонуклеазна активність полімерази й неправильна основа вилучається. У більшості організмів ДНК-полімерази працюють у вигляді великого комплексу, у що називається в бактерій реплісомою. Вона містить численні додаткові субодиниці, наприклад, гелікази.

РНК-залежні ДНК-полімерази (зворотні транскриптази) — спеціалізований тип полімераз, які копіюють послідовність РНК на ДНК. До цього класу ферментів належить вірусназворотня транскриптаза, яка використовується ретровірусами при інфекції клітин, а також теломераза, необхідна для реплікації теломер. Теломераза — РНК-білковий комплекс, що містить власну матричну РНК, яка й використовується для зворотньої транскрипції.

Транскрипція здійснюється ДНК-залежною РНК-полімеразою, яка копіює послідовність ДНК одного ланцюжка на мРНК. На початку транскрипції гену РНК-полімераза приєднується до послідовності на початку гена, промотором, і розплітає спіраль ДНК. Потім вона копіює послідовність гену на матричну РНК доти, доки не дійде до ділянки ДНК в кінці гена — термінатора, де вона зупиняється і від'єднується від ДНК. Окрім того, ДНК-залежна ДНК-полімераза людини, РНК-полімераза II, яка транскрибує більшу частину генів людини, працює у складі великого білкового комплексу, що містить регуляторні й додаткові субодиниці[90].  

ГЕНЕТИЧНА РЕКОМБІНАЦІЯ

Подвійна спіраль ДНК зазвичай не взаємодіє з іншими сегментами ДНК, а в клітинах еукаріотів різні хромосоми просторово розділені в ядрі. Ця відстань між різними хромосомами важлива для здатності ДНК діяти в якості стабільного носія інформації. В процесі рекомбінації дві спіралі ДНК розриваються, після чого безперервність спіралей відновлюється, але не обов'язково в правильному порядку, тому обмін ділянками хромосом може привести до пошкодження цілісності генетичного матеріалу. З іншого боку, рекомбінація дозволяє хромосомам обмінюватися генетичною інформацією, в результаті цього утворюються нові комбінації генів, що збільшує ефективність природного відбору й важливо для швидкої еволюції нових білків.

В процесі негомологічної рекомбінації (негомологічного з'єднання кінців), що виникає в результаті зовнішніх пошкоджень, дві спіралі ДНК розриваються, після чого неперервність спіралей відновлюється в процесі репарації клітиною дволанцюжкових розривів ДНК, але

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10