Метаболизм ДНК. Репликация




Проследим цепь событий от самого начала. У нас есть клетка, которая живёт своей жизнью и которой до балды, что происходит вне её, она выполняет свою функцию, перекидываясь с товарищами цитокинами и метаболитами и меряется с ними размерами своих цитоподий. Внезапно, она получает пинок от старшего товарища по ткани в виде паракринных факторов роста (EGFR, IGF – 1 и прочее). Или словила гормон (соматомедин, например), неважно. Ей приказано делиться. Химический сигнал (словно восклицание соседки «а когда замуж), выбешивает клетку, когда воздействует на её рецепторы к факторам роста. Серией реакций внутри клетки (обычно это каскад митоген – активных протеин – киназ, далее MAPK – сигнальный путь), привёл к тому, что гистоны (после ацетилирования) всеми фракциями отвалили от ДНК, сделав её доступной для изнасилования в виде репликации, а клеточный цикл неожиданно, словно твоё отчисление, достигло пресинтетической и синтетических фаз клеточного цикла. И мы имеем перед собой обнажённую ДНК в виде двойной спирали, из которой нужно сделать таких две. На первый взгляд миссия более чем невыполнимая, но, как и везде, нужно подходить к этому процессу последовательно. И с прелюдией.

Предлагаю не тянуть с этим.

В главных ролях: ДНК – полимераза; ДНК – хеликаза; ДНК – топоизомеразы; ДНК – праймаза; ДНК – гираза; ДНК – связывающие белки.

Во второстепенных ролях: факторы, инициирующие транскрипцию ДНК, коих великое множество. Белки клеточного цикла, о которых мы поговорим позднее.

Репликация ДНК как таковая начинается с инициации.

Уже известный нам товарищ, ДНК – хеликаза, присоединяется к точке инициации. (точке, характеризующейся множеством ТА - пар в структуре),к сайту связывания репликативного комплекса, после его предварительной денатурации. Присоединившись на сайт связывания, Хеликаза движется от 5` к 3` - концу, раскручивая ДНК по мере продвижения. Параллельно действуют ДНК – связывающие белки, удерживающие разъединяющиеся цепи ДНК от необдуманных поступков, и уже известные топоизомеразы (ДНК – гираза или ДНК – топоизомераза 2), которая снимает топологическое напряжение (стремление к спирализации и замыканию в себе) с цепей ДНК.

ДНК – полимеразы любят прокрастинировать. Они до последнего будут тянуть с синтезом РНК. Связано ли это с их тенденцией к «созидательному созерцанию в виде прокрастинации или с их природным высокомерием, но они возьмутся за работу только после того, как будет установлен праймер. Праймер – это своеобразная РНК – затравка, это фрагмент РНК, синтезированный РНК - праймазами. Он нужен для того, чтобы ДНК – полимеразе было чего удлинять, ибо главная причина её долгого включения в работу – неспособность синтезировать РНК – фрагмент de novo, с нуля. Она может лишь удлинять имеющийся фрагмент. С формированием праймеров связан переход фазы инициации в фазу элонгации (удлинения) цепи. Фаза элонгации. ДНК – хеликаза связывается с РНК – праймазой, и это взаимодействие служит для синтеза лидирующей цепи ДНК взаимодействие

Синтез лидирующей цепи осуществляет ДНК – полимераза 3. Синтез на данной цепи осуществляется непрерывно, путём тупого присоединения дезоксирибонуклеотидов к 3 – штрих – концу предыдущего нуклеотида. Это называется от 5` к 3` - концу.

Но события разворачиваются так,что ДНК – полимераза 3 работает на 2 семьи и синтезирует также и отстающую цепь, т.е. фрагментами Оказаки, по маленьким праймерам. Но что самое шокирующее, то что синтез происходит одновременно и скоординировано по времени. (а ты жалуешься, что тебе трудно совмещать учёбу с работой, лол). Но секрет ДНК – полимеразы 3 прост: на отстающей цепи также работает комплекс ДНК – хеликазы + ДНК – праймазы (всё вместе это можно назвать праймосомой) Далее фрагменты Оказаки сшиваются ДНК – лигазой. Чтоб ты понимал, зачем нужны эти фрагменты Оказаки: ДНК – полимераза способна работать только в направлении от 5 штрих – до 3 – штрих конца цепи. Отстающая цепь характеризуется противоположным направлением нуклеотидов и если бы её синтез тоже был непрерывным, репликативная вилка бы полностью распалась. А РНК – праймаза может синтезировать цепи в направлении 3`-5`. Она делает небольшой фрагмент, который затем просто удлиняется ДНК – полимеразой. А РНК – участок потом вырезается эндонуклеазой и РНК - азой. Образовавшийся пробел достраивается ДНК – полимеразой(не 3,а уже лругой) с конца противоположного фрагмента Оказаки, и потом всё это склеивается ДНК – лигазой.

В целом, вся это романтическая идиллия длится до терминации, т.е. до того момента, когда репликативный комплекс столкнётся с точкой терминации.

Нюансы и интересные факты:

- в ДНК есть также концевые фрагменты, состоящие из множества повторяющихся пар нуклеотидов и не несущие существенной смысловой нагрузки. Эти фрагменты несут название теломеров. В ходе репликации эти концевые теломеры не воспроизводятся полностью. Преодолевая лимит Хейфлика, теломеры укорачиваются до такой степени, что репликация становиться невозможной. Но есть клетки, в которых есть теломеразы – ферменты, достраивающие теломеры. Такие теломеразы есть в эмбриональных и опухолевых клетках.

- в бактериальных клетках после репликации хромосомы переплетены между собой в виде сыра «косичка», которое невозможно рассоединить простыми человеческими усилиями. Цепи вновь образованной ДНК переплетены нековаленто, но каждая из них замкнута ковалентными связами. Весь этот конгломерат цепей не распутать без участия ДНК – топоизомеразы IV (топоизомераза II типа). Они вносят кратковременный разрыв в обе цепи ЛНК в одной хромосоме. Вторая хромосома может пройти через этот разрыв.

- Топоизомераза IV является важной лекарственной мишенью для препаратов широкого (очень) спектра действия – хинолонов и фторхинолонов. Препараты избирательны по отношению к топоизомеразе IV и не проявляют интереса к топоизомеразам эукариот, что делает их применение очень удобным и подчас спасающим. Как ты понимаешь, если вновь образовавшиеся хромосомы похожи на сыр косичку, адекватно считать с них информацию бактериальная клетка не может. И ей ничего не остаётся, как, в конечном итоге, погибнуть от досады.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-09-06 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: