Informacija

25.1: DNR replikacija – biologija

25.1: DNR replikacija – biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

25.1 skyrius. DNR replikacija

25.1.7 Literatūra


25.1.1 DNR replikacija yra pusiau konservatyvi

Jameso Watsono ir Franciso Cricko 1953 m. Išaiškinta dvigubos spiralės struktūra suteikė užuominą, kaip DNR yra nukopijuojama vykstant DNR replikacija. Viename modelyje pusiau konservatyvi replikacija, dvi dvigubos spiralės grandinės atsiskiria DNR replikacijos metu ir kiekviena grandinė tarnauja kaip šablonas, iš kurio nukopijuojama nauja papildoma grandinė. Taip pat buvo pasiūlyti du konkuruojantys modeliai: konservatyvus ir išsklaidantis, kurie parodyti 25.1.1 paveiksle

25.1.1 pav. Trys DNR replikacijos modeliai. Viduje konors konservatyvus modelis, tėvų DNR grandinės (mėlynos) liko susietos vienoje DNR molekulėje, o naujos dukterinės grandinės (raudonos) liko susietos naujai suformuotose DNR molekulėse. Viduje konors pusiau konservatyvus modelis, tėvų grandinės atskyrė ir nukreipė dukterinės grandinės sintezę, o kiekviena gauta DNR molekulė buvo tėvinės grandinės ir dukterinės grandinės hibridas. Viduje konors dispersinis modelis, visose gautose DNR grandinėse yra dvigrandės tėvinės DNR ir dvigrandės dukterinės DNR regionai.

Parkerio N. paveikslas ir kt. (2019 m.) Openstax


Matthew Meselson ir Franklin Stahl 1958 m. sukūrė eksperimentą, kad patikrintų, kuris iš šių modelių teisingai atspindi DNR replikaciją (25.1.2 pav.). Jie augino bakterijas, Escherichia coli kelias kartas terpėje, turinčioje „sunkų“ azoto izotopą (15N), kuris buvo įtrauktas į azoto bazes ir galiausiai į DNR. Tai žymėjo tėvų DNR. The E. coli kultūra buvo perkelta į terpę, kurioje yra 14N ir leista augti vienai kartai. Ląstelės buvo surinktos ir DNR izoliuota. DNR buvo atskirta ultracentrifuguojant, kurios metu DNR suformavo juostas pagal jo tankį. DNR užaugo 15Tikimasi, kad N sudarys juostą didesnio tankio padėtyje nei išaugusi 14N. Meselsonas ir Stahlas pažymėjo, kad po vienos augimo kartos m 14N, viena stebima juosta buvo tarpinė tarp ląstelių, išaugintų tik 15N arba 14N. Tai pasiūlė arba pusiau konservatyvų, arba dispersinį replikacijos būdą. Kai kurioms ląstelėms buvo leista augti dar vieną kartą 14N ir vėl suko. DNR, surinkta iš dviejų kartų augintų ląstelių 14N sudarė dvi juostas: viena DNR juosta buvo tarpinėje padėtyje 15N ir 14N, o kitas atitiko grupę 14N DNR. Šiuos rezultatus galima paaiškinti tik tuo atveju, jei DNR replikuojasi pusiau konservatyviai. Todėl kiti du modeliai buvo atmesti. Dėl šio eksperimento mes dabar žinome, kad DNR replikacijos metu kiekviena iš dviejų krypčių, sudarančių dvigubą spiralę, yra šablonas, iš kurio nukopijuojamos naujos sruogos. Nauja kryptis papildys tėvų ar „seną“ kryptį. Gautos DNR molekulės turi tą pačią seką ir yra vienodai padalintos į dvi dukterines ląsteles.

25.1.2 pav. Meselsonas ir Stahlas eksperimentavo E. coli pirmiausia auginami sunkiame azote (15N), tada į 14N. DNR užaugo 15N (mėlyna juosta) buvo sunkesnė nei išauginta DNR 14N (raudona juosta) ir nusodinama iki žemesnio lygio ultracentrifuguojant. Po vieno replikacijos rato DNR nusėdo pusiaukelėje tarp 15N ir 14N lygiai (violetinė juosta), atmetant konservatyvų replikacijos modelį. Po antrojo replikacijos rato buvo atmestas dispersinis replikacijos modelis. Šie duomenys patvirtino pusiau konservatyvų replikacijos modelį.

Parker, N. ir kt. paveikslas. (2019 m.) Openstax


Pagalvok apie tai

  • Kokia būtų buvusi Meselsono ir Stahlo eksperimento išvada, jei po pirmosios kartos jie būtų radę dvi DNR juostas?

25.1.2 DNR replikacija prokariotuose

DNR replikacija buvo gerai ištirta bakterijose pirmiausia dėl mažo genomo dydžio ir turimų mutantų. E. coli turi 4,6 milijono bazinių porų (Mbp) vienoje apskritoje chromosomoje ir visa tai atkartojama maždaug per 42 minutes, pradedant nuo vienos replikacijos kilmė ir apeinant apskritimą abiem kryptimis (t. y. abiem kryptimis) (25.1.3 pav.). Tai reiškia, kad per sekundę pridedama maždaug 1000 nukleotidų. Procesas yra gana greitas ir vyksta su nedaug klaidų. coli turi vieną replikacijos kilmė, paskambino oriC, ant vienos chromosomos. Replikacijos pradžia yra maždaug 245 bazių porų ilgio ir joje gausu adenino-timino (AT) sekų.

25.1.3 pav. Prokariotinės DNR replikacija. DNR replikacija prokariotuose prasideda nuo vienos replikacijos pradžios, parodytos paveikslėlyje kairėje, ir tęsiasi dvikrypčiu būdu aplink apskritą chromosomą, kol replikacija baigiasi. Dvikryptis replikacijos pobūdis sukuria dvi replikacijos šakes, kurios aktyviai tarpininkauja replikacijos procesui. Dešinės rankos paveikslėlis rodo dinamišką šio proceso modelį. Raudoni ir mėlyni taškai reiškia dukterinių grandinių nukleotidų įtraukimą replikacijos proceso metu.

Skaičiai iš: Daniel Yuen iš David Tribe Derivatives ir Catherinea228


Replikavimo apžvalga

Atviros DNR sritys, kurios aktyviai replikuojamos, vadinamos replikacijos šakės. Visi baltymai, dalyvaujantys DNR replikacijoje, kaupiasi replikacijos šakės kad susidarytų replikacijos kompleksas, vadinamas a replikuojantis (25.1.1 lentelė ir 25.1.4 pav.). DNR replikacija modeliniame organizme E. coli buvo plačiai ištirtas, suteikdamas pagrindą suprasti įvairius genomo dubliavimo mechanizmus, kuriuos naudoja visi organizmai. Į E. coli, DNR replikacija pradedama oriC (25.1.3 pav.). oriC yra „išlydomas“ veikiant DnaA iniciatoriaus baltymas atskleisti dvi šablonų ssDNA grandines, kurios veikia kaip replikatoriaus įkėlimo platformos DnaB helikazė. Vienas pilnas DnaB heksameras įkeliamas į kiekvieną ssDNA grandinę naudojant sraigtasparnių krautuvas, DnaC. Papildoma veikiama ssDNR greitai padengiama ssDNA jungiantis baltymas (SSB), kuri apsaugo DNR ir blokuoja papildomą DnaB helikazės įkėlimą. Kiekvienas DnaB heksameras įdarbina primase (DnaG), kuris sintezuoja RNR pradmenis, naudojamus DNR sintezei pradėti, kartu su subvienetais, kurie sudaro replikaciją DNR polimerazės III holoenzimas (PolIII HE). Šie baltymai sudaro pagrindines replisomas, kurios kopijuoja E. coli genomą. Surinktos replisomos replikuojasi dviem kryptimis nuo oriC kol, idealiu atveju, jie bus užprogramuoti išmontuoti pabaigos regione, kur jie susiduria ter susietos svetainės Tus baltymai kurios sukuria „replikacijos šakių spąstus“. Baigus DNR replikaciją, naujai susintetinti genomai atskiriami ir atskiriami iki dukterinių ląstelių.

25.1.1 lentelė. Fermentai, dalyvaujantys DNR replikacijoje prokariotuose, E. coli

25.1.4 pav. Bendra DNR replikacijos šakutės apžvalga. Replikacijos pradžioje topoizomerazė II atpalaiduoja supervyniotą chromosomą. Dvi replikacijos šakutės susidaro atsivėrus dvigrandei DNR pradžioje, o helikazė atskiria DNR grandines, kurios yra padengtos vienagrandžiais rišančiais baltymais, kad grandinės būtų atskirtos. DNR replikacija vyksta abiem kryptimis. RNR pradmenis, papildančius pradinę grandinę, sintezuoja RNR primazė ir pailgina DNR polimerazė III, pridedant nukleotidų prie 3′-OH galo. Pirmojoje grandinėje DNR sintetinama nuolat, o atsiliekančioje grandinėje DNR sintetinama trumpais ruožais, vadinamais Okazaki fragmentais. RNR pradmenys atsiliekančioje grandinėje pašalinami dėl DNR polimerazės I egzonukleazės aktyvumo, o Okazaki fragmentai sujungiami DNR ligaze.

Parkerio N. paveikslas ir kt. (2019 m.) Openstax

Išskirtinis susirinkimas

Kaip minėta aukščiau, bakterijų chromosomos replikacija pradedama ar ašC kur jungiasi iniciatorius baltymas DnaA, kad pradėtų fermentinės replisomų mašinos surinkimas. Ankstyvosiose šio proceso stadijose reikia surinkti a primosomas, kuris veikia, kad išskleistų dvi DNR grandines replikacijos šakėse ir pridėtų RNR pradmenų prie DNR šablonų, kuriuos DNR polimerazės fermentai naudos replikacijai pradėti. Po DnaA sukeltos replikacijos pradžios remodeliavimo, nuo bakterijų krautuvo priklausomos primosomos surinkimas vyksta atskirais etapais ir apima mažiausiai keturis skirtingus baltymus (iniciatorinį baltymą, helikazę, helikazės įkėlimo baltymą ir primazę), kurie veikia koordinuotai. ir nuosekliu būdu (25.1.1 lentelė).

The oriC Prokariotų regione yra labai konservuoti sekos motyvai, apimantys AT turtingą dėžutės domeną, kuris yra atpažinimo seka DnaA iniciatoriaus baltymui surišti. Pradinis DnaA susiejimas su oriC skatina DNR dvigubos spiralės tirpimą ir kelių DnaA subvienetų, kurie sudaro spiralinį oligomerą, susikaupimą išilgai naujai atidarytos vienos grandinės DNR (ssDNR) (25.1.5 pav.). DnaA baltymą sudaro keturi pagrindiniai domenai. III ir IV domenai yra neatsiejami nuo ssDNR surišimo, o I domenas yra susijęs su baltymų ir baltymų sąveika. II domenas sudaro lankstų ryšį tarp baltymų sąveikos domeno ir DNR surišimo domenų.

25.1.5 pav. Primosomos surinkimas. DNR tirpsta oriC ir DnaB įkėlimas6– (DnaC)6 helikazės įkroviklio kompleksas ant DNR burbulo. Žemutinė schema: ATP surištas DnaA (iniciatoriaus baltymas) jungiasi prie DnaA dėžių per IV domeną, taip skatindamas dsDNR apsisukti aplink DnaA giją, sukeldamas sukimo įtampą dsDNR. Tuo tarpu DnaA III domenas jungiasi prie vienos iš dviejų DNR neapvyniojamojo elemento ssDNA grandinių ir ištempia grandinę. Dėl šios sąveikos AT turtingas DNR išvyniojimo elementas ištirpsta ir susidaro burbulas. Tuo pačiu metu, surišus DnaC (sraigtasparnio krautuvą), DnaB (helikazė) sugaunama atviroje spynos mašinoje, kad būtų galima jį įkelti į ssDNA. DnaC sąveikauja su DnaA kaitinimo siūlelio gale ir tarnauja kaip adapteris įkrauti vieną DnaB - DnaC kompleksą. Nežinoma, ar DnaB uždarymas aplink ssDNR, kad susidarytų heksamerinis žiedas, įvyksta prieš DnaC disociaciją arba kartu su ja. DnaA I domenas sąveikauja su DnaB N-galiniu domenu, padėdamas įkelti kitą DnaB – DnaC į papildomą grandinę. Viršutiniai įdėklai: spiralinė DnaA gija, sudaryta iš III (šviesiai oranžinės) ir IV (šviesiai žalios) domenų Aquifex aeolicus DnaA (PBP: 3R8F) ir IV domenas E. coli DnaA (šviesiai žalia) prijungta prie dsDNR (PDB: 1J1V). SsDNR jungiasi DnaA gijos viduryje, sąveikaudama su DnaA AAA+ III domenu.

Figūra iš: Xu, Z-Q. ir Dixon, N.E. (2018) Curr Op Struct Biol 53:159-168


Viduje konors E.coli sistema, helikazės krautuvo baltymas DnaC, kompleksuotas su ATP, jungiasi prie heksamerinės helikazės DnaB ir sudaro DnaB-DnaC kompleksą, kuris buvo patvirtintas atliekant krioelektroninės mikroskopo (krio-EM) tyrimus. Kraunamasis baltymas replikacijos pradžioje pristato helikazę į išlydytas DNR - DnaA - oriC nukleoproteinų komplekso grandines. In vivo, šis pristatymas yra susijęs su iniciatoriaus baltymu DnaA, kurio amino-galinis domenas (NTD), kaip manoma, turi įtakos helikazės ir helikazės įkroviklio komplekso įkėlimui į oriC sąveikaudamas su helikaze, DnaB. Kai krautuvo baltymas atsiskiria nuo helikazės žiedo, helikazės NTD sąveikauja su primazės karboksigaliniu domenu (CTD) ir sudaro funkcinį. primosomas. Primosomoje helikazė (DnaB) veikia, kad išvyniotų dvigubą spiralę, o primazė (DnaG) sintezuoja RNR pradmenis tiek pirmaujančioje, tiek atsiliekančioje DNR grandinėje.

Sraigtasparniai yra motoriniai baltymai, kurie juda kryptingai išilgai nukleorūgščių fosfodiesterio pagrindo, atskirdami dvi atkaitintas nukleorūgščių grandines, tokias kaip DNR ir RNR, naudojant ATP hidrolizės energiją. Yra daug helikazių, atspindinčių daugybę procesų, kuriuose turi būti katalizuojamas gijų atskyrimas. Maždaug 1% eukariotų genų koduoja helikazes. Žmogaus genomas koduoja 95 nereikalingas helikazes: 64 RNR helikazes ir 31 DNR helikazes. Daugelis ląstelių procesų, tokių kaip DNR replikacija, transkripcija, transliacija, rekombinacija, DNR taisymas ir ribosomų biogenezė, apima nukleorūgščių grandinių atskyrimą, todėl reikia naudoti helikazes. coli, „DnaB Helicase“ (25.1.5 pav.) yra atsakinga už dviejų pirminių DNR grandinių išvyniojimą, kad atsiskleistų, ir atskiria jas viena nuo kitos, kad susidarytų „Y“ formos replikacijos šakutė. Replikavimo šakutės yra tikroji DNR kopijavimo vieta. Replikacijos metu šakėje susidaro spiralę destabilizuojantys baltymai, vadinami viengrandžiai surišantys baltymai (SSB), jungiasi prie viengrandių regionų, neleidžiant sruogoms vėl susijungti.

DNR polimerazės

DNR polimerazės fermentai yra reikalingos dukterinėms sruogoms surinkti išilgai kiekvienos šablono DNR grandinės. Visoms DNR polimerazėms reikia DNR šablono ir pradmenų, naudojamų replikacijos procesui pradėti. Gruntas yra trumpa RNR grandinė, kurią ant DNR šablono uždeda fermento primazė. Taip pat prisiminkite, kad DNR yra dvi antiparallelinės grandinės ir kad DNR polimerazės gali pridėti naujų nukleotidų tik 5 ' - 3' kryptimi, kai sintezuojamos dukterinės DNR grandinės. Kadangi abi DNR grandines vienu metu replikuoja ta pati replisoma, pirmaujanti kryptis,kur dukterinė DNR grandinė juda 5 'į 3' kryptimi, nuolat kartojama ir teka ta pačia kryptimi kaip ir replisominis judėjimas. The atsilikusi sruogelė, kuris slypi antiparallelinėje kryptyje, turi būti sintezuojamas priešinga replikacijos judėjimo kryptimi ir yra sukurtas naudojant trumpus DNR polimerazės aktyvumo pliūpsnius, dėl kurių susidaro Okazaki fragmentai išilgai šablono sruogos. Taigi, atsilikusi kryptis turi būti nuolat užpildomas trumpomis RNR sekomis, kad būtų išlaikytas Okazaki fragmentai. Tada RNR pradmenų sekos turi būti pakeistos DNR, o DNR stuburo spragas taip pat reikia ištaisyti.

E. coli iš viso turi penkis DNR polimerazės. Trys iš šių fermentų dalyvauja DNR replikacijoje (I, II ir III DNR polimerazės). DNR polimerazė III yra pagrindinė polimerazė, dalyvaujanti tiek pagrindinės grandinės biosintezėje, tiek Okazaki fragmentų sintezėje DNR replikacijos metu. DNR polimerazės III holofermentą sudaro 10 skirtingų baltymų, suskirstytų į tris funkciškai skirtingus, bet fiziškai tarpusavyje susijusius mazgus: (1) αεθ šerdį, (2) β.2 stumdomas spaustukas ir (3) δτnγ3-nδ'ΨX gnybtinių krautuvų kompleksas (25.1.6 pav.). Polimerazės šerdyje α yra polimerazės subvienetas, ε 3–5 ’korektūros eksonukleazė ir θ yra mažas subvienetas, stabilizuojantis ε. Po to, kai DnaG pagamina RNR pradmenį, β2spaustukas į grunto galą įkeliamas spaustuku. Α ir ε subvienetai atskirai suriša spaustuką, kiekvienas per trumpą tiesinį gnybtų surišimo motyvą (CBM) prie dviejų simetriškai susijusių CB β surišimo kišenių2. Pririštas prie spaustuko, „Pol III“ gali sintezuoti DNR dideliu greičiu (~ 1000 Nt/s) ir kur kas didesniu procesiškumu (> 150 kb).

25.1.6 pav. DNR replisoma. a) Standartinis vadovėlio DNR replisomos modelis, rodantis susietus ir labai koordinuotus pirmaujančios grandinės ir atsiliekančios grandinės sintezės procesus. DNR polimerazė III yra prijungta prie DnaB helikazės per spaustuko įkroviklio komplektų τ subvienetą, o dvi ar trys polimerazės šerdys vienu metu replikuoja DNR iš pirminės ir atsiliekančios grandinės DNR šablonų. SsDNR atsiliekančioje grandinės kilpoje yra surišta su ssDNR surišančiais baltymais (SSB). (b) Naujausi tyrimai parodė, kad E. coli DNR polimerazė III yra lengvai keičiama šakute ir kad pagrindinės grandinės ir atsilikusios grandinės sintezė gali būti sandariai nesujungta arba netgi gali būti atlikta naudojant skirtingus DNR polimerazės III holoenzimus. DnaB helikazę taip pat galima atsieti nuo DNR polimerazės komplekso ir perkelti prieš šakės viršūnę.

Figūra iš: Xu, Z-Q. (2018) Curr Op Struct Biol 53: 159-168


Bakterijų replisomos yra labai lanksčios ir mobilios mašinos, jų dinamiką lemia ir kontroliuoja skirtingų stiprumų baltymų ir baltymų sąveikos tinklas. Daugelis replikacijos baltymų yra arba konformaciškai lankstūs, arba juose yra lanksčių arba nestruktūruotų regionų, todėl struktūrinius tyrimus rentgeno kristalografija arba BMR sunku atlikti. Tačiau per dešimtmečius trukusias pastangas, visų struktūrų E. coli replikacijos baltymai arba jų bakterijų homologai buvo išspręsti kaip kompleksai, sveiki baltymai ar domenai. Neseniai įvykus vienos dalelių krioelektroninės mikroskopijos (krio-EM) laimėjimams, buvo matomos struktūros, nustatytos iš didelių replisomų mazgų, net ir viso bakteriofago T7 replisomos, nors iki šiol tik nedidelės skiriamosios gebos.

Cryo-EM struktūros E. coli Pol III šerdis–spaustukas–τC (Clamp-loader τ subvieneto C-galinis domenas) pradmenų ir šablono DNR kompleksai polimerizacijos ir korektūros režimais neseniai buvo išspręsti atitinkamai 8 ir 6,7 Å, kartu su DNR neturinčio komplekso struktūromis (9.7 pav. ). Šios konstrukcijos primena anksčiau pasiūlytus konstrukcinius modelius su tam tikrais netikėtumais. Pavyzdžiui, su DNR surištame polimerizacijos komplekse β2 spaustukas tampa beveik statmenas DNR grandinėms (25.1.7a, b pav.), priešingai nei jo pakreipta konfigūracija su DNR surištos β kristalinėje struktūroje2. Nors Pol III α polimerazės subvienetas jungiasi su DNR konformacija, panašia į surištos DNR kristalinę struktūrą Thermus aquaticus (Taq) α, C-galinių domenų (αCTD, apimančių oligonukleotidą surišančio domeno, OB ir τ surišančio, TBD domenų) vietos yra skirtingos. Viduje konors Taq α struktūra ir kompleksas be DNR, αCTD yra arti polimerazės aktyviosios vietos, o OB domenas yra susietas ir įjungia ssDNR šabloną į aktyvią vietą (25.1.7c pav., d). Su DNR surištose krio-EM struktūrose šie domenai pasislenka link α mažojo piršto srities, domeno, kuris tiesiogiai liečiasi su β.2 spaustukas; todėl jie yra toli nuo šabloninės gijos, patenkančios į aktyviąją vietą (25.1.7e pav.). OB domenas kontaktuoja tiek su α, tiek su β mažojo piršto ir nykščio sritimis2 spaustukas ir ε. OB domeno veidas, kuris, kaip manoma, buvo susijęs su ssDNA šablono surišimu, dabar yra tiesiogiai nukreiptas ir yra gana arti dsDNA. Be to, ε pleištas tarp α nykščio srities ir spaustuko. Šis anksčiau neįvertintas sąveikos tinklas, matyt, stabilizuoja visą kompleksą.

25.1.7 pav E. coli polimerazė-spaustukas-τC– DNR kompleksai. a) Polimerizacijos (kairėje) ir korektūros (dešinėje) kompleksų paviršiaus atvaizdai. α N-galiniai domenai (αNTD, liekanos 1–963, yra spalvoti gilioje lašišoje), o αCTD OB (964–1072) ir τ surišantys domenai (TBD, 1173–1160) rudoje ir tamsioje lašišoje, atitinkamai ε geltonai, β2 akvamarine, θ oranžinėje ir τC skalūnuose. Polimerizacijos komplekse nėra θ ir τC o αCTD trūksta korektūros komplekse. b) Animaciniai kompleksų vaizdai, rodantys pradmenų ir šablonų DNR skirtumus. Polimerizacijos komplekse (kairėje) DNR turi B formos struktūrą, o korektūros komplekse pradmenų DNR yra nudilusi su naujai susintetintos grandinės galu aktyviame ε centre. Korekcijos kompleksas šiek tiek pasukamas, kad būtų parodytas DNR aktyviame ε centre, o θ subvienetas praleidžiamas aiškumo dėlei. c) αNTD paviršiaus vaizdas iš su DNR susieto polimerizacijos komplekso (PDB: 5FKV), rodantis nykštį, delną, pirštus ir PHP domenus. d) αCTD padėtis DNR neturinčiuose kompleksuose (PBP: 5FKU). e) ΑCTD padėtis DNR surištame polimerizacijos komplekse (PBP: 5FKV). Nors OB domenas komplekse be DNR yra arti aktyvios Pol III α vietos, jis yra toli DNR surištame komplekse. OB domenas yra spalvotas jūrine spalva, o TBD - purpurine spalva. Abiejuose kompleksuose esantis αNTD (pilkas) rodo palyginti nedidelius pokyčius, palyginti su αCTD.

Figūra iš: Xu, Z-Q. (2018) Curr Op Struct Biol 53: 159-168


Apskritai, prisijungus prie DNR, DNR polimerazės III komplekse pastebimi reikšmingi konformaciniai pokyčiai, dėl kurių polimerazės uodega iš sąveikos su gnybtu perkeliama į DNR surištą būseną į 35 Å atstumą nuo gnybto. Būsena be DNR (25.1.1 vaizdo įrašas). Buvo iškelta hipotezė, kad šis didelis konformacinis pokytis gali padėti polimerazei veikti kaip jungiklis, palengvinantis atsiliekančios grandinės sintezę. Atsiliekančioje grandinėje polimerazė persikelia į naujai paruoštą vietą kas ~ 1000 bp. Norėdami tai padaryti, polimerazė turi atlaisvinti ir spaustuką, ir DNR. Į jungiklį panašus polimerazės uodegos judėjimas gali prisidėti prie polimerazės išsiskyrimo ir dėl to perstatymo Okazaki fragmento pabaigoje.

Vaizdo įrašas iš: Fernandez-Liero, R. ir kt. (2015) eLife 4:e11134


Korekcijos kompleksas yra gana panašus į polimerizacijos kompleksą, su nedideliais atskirų baltymų komponentų judesiais (25.1.7a, b pav.). Svarbiausi judesiai apima dvipusio DNR sukimąsi ir pakreipimą prieš β plokštumą2, užrakina DNR prie vidinio β paviršiaus2 žiedas (25.1.7b pav.). Polimerazės nykščio domenas ir ε taip pat juda link DNR. Nykščio domenas įsiterpia tarp dviejų DNR grandžių su nesuderinamomis bazių poromis, todėl DNR substratas yra labai iškraipytas ir subraižytas. Todėl naujai susintetinta grandinė gali pasiekti aktyvią nukleazės ε vietą redaguoti. Atsižvelgiant į tai, kad korektūros kompleksas yra gana panašus į polimerizacijos kompleksus, o dupleksinė DNR su dviem neprilygstamomis bazinėmis poromis linkusi subyrėti, siūloma, kad ε veiktų pasyviai, laukdamas, kol DNR pasieks aktyvų nukleazės centrą, kai bus įtrauktas neteisingas nukleotidas, o ne aktyviai reaguoja į netinkamo susiejimo įvykį. Papildomame vienos molekulės biofiziniame tyrime buvo įrodyta, kad su spaustuku susieta Pol III šerdis yra nepaprastai stabili ir procesinė korektūros režimu, jei nėra gaunamų dNTP.

Jau seniai manoma, kad bakterijų replisomos yra labai koordinuotos, labai procesyvios mašinos, galinčios nukopijuoti visą chromosomą be disociacijos. Dvi ar trys tos pačios polimerazės šerdys E. coli Manoma, kad Pol III HE sintetina abi DNR grandines, o atsiliekančios grandinės polimerazė buvo pakartotinai perdirbama naujai Okazaki fragmento sintezei, kaip aprašyta aukščiau. Buvo diskutuojama, kad atsilikusios grandinės polimerazės perdirbimą sukelia įvairūs susidūrimo ar signalizacijos mechanizmai, gerai kontroliuojami, o tai greičiausiai apima τ uodegos srities judėjimą. Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad bakterijų polimerazės taip pat lengvai keičiasi replikacijos šakėse ir kad pirminės ir atsilikusios grandinės DNR sintezė ne visada gali būti glaudžiai sujungta. 9.6b paveiksle pavaizduotas siūlomas šių mainų modelis.

Apskritai, DNR polimerazė III yra labai procesinis fermentas, apimantis 600–1000 bazių per sekundę, daugiau nei 100 000 bazių, įtrauktų į vieną įrišimo įvykį, o klaidų lygis yra maždaug 1 milijonui.

DNR polimerazė I, padeda atsilikusios grandinės sintezei, nes ši polimerazė pašalina RNR pradmenis ir įtraukia DNR į savo vietą. DNR polimerazė II, nors ir nėra gerai suprantamas, manoma, kad jis atlieka redagavimo vaidmenį po to, kai DNR polimerazės I atsilikusi grandinių sintezė. IV ir V DNR polimerazės.

DNR polimerazė yra panašus į DNR polimerazę III, nes turi 5'-3' polimerazės aktyvumą ir taip pat turi 3'-5' egzonukleazės aktyvumą, kuris tarpininkauja fermento procesui ir DNR korektūros funkcijai. Be to, DNR polimerazėje I taip pat yra didelis baltymų domenas, vadinamas Klenovo fragmentas kuris turi 5 ' - 3' eksonukleazės aktyvumą (25.1.8 pav.). 5'–3' egzonukleazės aktyvumas yra atsakingas už RNR pradmenų pašalinimą išilgai atsiliekančios grandinės. Šio fermento procesyvumas leidžia polimerazei šias spragas užpildyti DNR. Tačiau DNR polimerazė I negali sujungti naujai susintetintų Okazaki fragmentų stuburo su pasroviui esančiu fragmentu. DNR stuburo spragų taisymas yra tarpininkaujamas a DNR ligazės fermentas.

25.1.8 pav E. coli DNR polimerazė I. DNR polimerazė I pasižymi 5 ' - 3' polimerazės aktyvumu ir 3 ' - 5' eksonukleazės aktyvumu, tarpininkaujančiu dėl fermento procesiškumo ir korektūros. DNR polimerazė I taip pat turi 5'–3' egzonukleazės aktyvumą, esantį specialiame fermento domene, vadinamame Klenow fragmentu. Ši sritis yra atsakinga už RNR pradmenų sekų pašalinimą iš naujai susintetintos DNR. Tada 5 ' - 3' polimerazės aktyvumas naudojamas RNR pradmeniui pakeisti DNR. 3–5 ’eksonukleazės aktyvumas užtikrina, kad būtų įtrauktos teisingos bazės.

Paveikslas iš: Goodsell, D.S. (2015 m.) RCSD PDB-101 mėnesio molekulė

Grįžti į viršų


DNR ligazės fermentai užsandarinti DNR stuburo lūžius, atsiradusius DNR replikacijos, DNR pažeidimo ar DNR taisymo proceso metu. Dėl biocheminio DNR ligazių aktyvumo užsandarinamos pertraukos tarp 5′-fosfato ir 3′-hidroksilo galų DNR grandinėje. DNR ligazės buvo diferencijuotos kaip priklausomos nuo ATP arba NAD+-priklausomai nuo to, koks faktorius (arba papildomas substratas) naudojamas jų reakcijos metu. Paprastai organizme randama daugiau nei vieno tipo DNR ligazės. Kaip parodyta 25.1.9 paveiksle, DNR ligazės fermentas kovalentiškai modifikuojamas pridedant AMP fragmentą prie fermento lizino liekanos. AMP gaunamas iš ATP arba NADH kofaktoriaus. Pasroviui esantis 5'-fosfatas, esantis DNR plyšio vietoje, gali tarpininkauti nukleofiliniam atakai prieš AMP-fermento kompleksą, todėl AMP pereina į DNR 5'-fosfato padėtį. AMP yra gera paliekanti grupė prieš 3'-OH esantį nukleofilinį ataką su 5'-fosfatu, kad užsandarintų DNR pagrindą ir išlaisvintų AMP.

25.1.9 pav. DNR ligazės reakcija. DNR ligazės katalizuoja esminį žingsnį, kai sujungiamos dvipusės DNR pertraukos DNR taisymo, replikacijos ir rekombinacijos metu, o kaip kofaktoriui reikalingas adenozino trifosfatas (ATP) arba nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD+). Parodyta ant viršutinė kairė yra DNR ligazė I, atkurianti chromosomų pažeidimus. Trys matomos baltymų struktūros yra: DNR surišimo domenas (DBD), kuris yra susietas su DNR mažuoju grioveliu tiek prieš, tiek pasroviui nuo pažeistos vietos. OB raukšlės domenas (OBD) šiek tiek išvynioja DNR per šešių bazių porų intervalą ir paprastai yra susijęs su nukleino rūgščių surišimu. Adenilinimo domene (AdD) yra fermentiškai aktyvių liekanų, kurios sujungia suskaidytus nukleotidus, katalizuodamos fosfodiesterio jungties susidarymą tarp fosfato ir hidroksilo grupės. Tikėtina, kad visos žinduolių DNR ligazės (I, III ir IV lygos) turi panašią žiedo formos architektūrą ir gali atpažinti DNR panašiu būdu. The viršutinė dešinė diagrama yra didelės skiriamosios gebos struktūra E. coli „LigA“ komplekse su nubraukta adenilinta DNR iš PBP 2OWO, vizualizuota UCSF „Chimera“. Įvairūs domenai žymimi skirtingomis spalvomis ir yra susiję su nurodytais Pfam domenais. The apatinė diagrama vaizduojamas katalizinis DNR ligazės I. AMP naudojamas aktyvuoti 5' fosfato grupę, leidžiančią prieš srovę esančiai 3'-OH grupei tarpininkauti atakai prieš centrinį fosforo atomą. AMP tarnauja kaip išeinanti grupė.

Paveikslėlis viršuje kairėje: Ellenberger, T Vašingtono universiteto medicinos mokykloje, Sent Luisas, MO, paveikslas dešinėje: Pergolizzi, G., Wagner, GK ir Bowater, RP (2016) Biosci Rep 36 (5) ) e00391, o apatinis skaičius: Showalter, A. (2002)


DNR replikacijos proceso santrauka parodyta 25.1.2 vaizdo įraše

[video width = "1280" height = "720" mp4 = "https://wou.edu/chemistry/files/2020...eplication.mp4"] [/vaizdo įrašas]

Vaizdo įrašas iš: Yourgenome, animuotas Polymime Animation Company, Ltd

Topoizomerazės fermentai

Išvyniojant dvigubos grandinės spiralę replikacijos šakėje, DNR susidaro apvija, susidaranti teigiamų viršūnių pavidalu prieš replikacijos šakutę. Fermentai vadinami topoizomerazės neutralizuoti tai įvesdami į DNR neigiamas superspirales, kad sumažintumėte šį įtampą spiralinėje molekulėje replikacijos metu. Yra keturi žinomi topoizomerazės fermentai E. coli kurios skirstomos į dvi pagrindines klases: I tipo topoizomerazes ir II tipo topoizomerazes (25.1.10 pav.). Topoizomerazė I ir III yra I tipo topoizomerazės, o DNR girazė ir topoizomerazė IV yra II tipo topoizomerazės.

25.1.10 pav. I ir II tipo topoizomerazės struktūros. (A) I tipo topoizomerazės kristalinė struktūra, parodyta mėlynai, susieta su DNR, oranžinė ir geltona. (B) II tipo topoizomerazės kristalinė struktūra. Topoizomerazė II sudaro tetramerinę struktūrą, parodyta žalia ir mėlyna spalvomis. ATP kofaktoriai (rožiniai) rodomi susieti su fermentu.

Goodsell, D.S. (2015 m.) RCSD PDB-101 mėnesio molekulė


I tipo topoizomerazės sumažinti įtampą, atsirandančią vyniojant ir išvyniojant DNR. Vienas iš būdų, kaip jie tai gali padaryti, yra įpjovimas arba įpjovimas vienoje DNR dvigubos spiralės grandinėje (25.1.11 pav.). Nulaužtos DNR grandinės 5'-fosforilo pusė išlieka kovalentiškai susieta su fermentu tirozino liekanoje, o 3'-galas yra nekovalentiškai laikomas fermento. I tipo topoizomerazės sukasi arba sukasi 3'-DNR galą aplink nepažeistą DNR grandinę. Tai atpalaiduoja perviršį DNR ir veiksmingai pašalina įtampą. Fermentas užbaigia reakciją iš naujo užsandarindamas fosfodiesterio pagrindą arba perrišimas nutrūkusią sruogą vėl kartu. Apskritai, tik viena DNR grandinė yra sulaužyta reakcijos mechanizmo metu ir yra NE ATP poreikis reakcijos metu. coli Topo I fermentas gali pašalinti tik neigiamas DNR superruoles, bet ne teigiamas. Taigi šis fermentas nedalyvauja atleidžiant teigiamą superspiralę, kurią replikacijos metu sukelia DNR helikazė. Tai priešingai nei eukariotinis „Topo I“, kuris gali palengvinti tiek teigiamą, tiek neigiamą supersivystymą. Nors E. coli Topoizomerazė I nėra tiesiogiai susijusi su DNR replikacijos sukeltos įtampos mažinimu, ji yra būtina E. coli gyvybingumas. Manoma, kad tai padeda subalansuoti II tipo topoizomerazių veikimą ir padeda išlaikyti optimalų perviršio tankį chromosomų DNR. Taigi manoma, kad „Topo I“ padeda palaikyti homeostatinę chromosomų supervijų pusiausvyrą E. coli. Atrodo, kad „Topo III“, kuris taip pat yra I tipo topoizomerazė, vaidina svarbų vaidmenį dekatentuojant dukterines chromosomas DNR replikacijos metu, tačiau nevaidina jokio vaidmens atpalaiduojant viršvydį.

25.1.11 pav. I tipo topoizomerazių reakcija. Reakcijos metu I tipo topoizomerazės nukenčia vieną DNR grandinę. Vienas įtrūkusios DNR galas yra kovalentiškai prijungtas prie fermento, apatinėse diagramose parodytas šviesiai žalia spalva. Kitas galas laikomas nekovalentiškai ir pasukamas aplink dvigubą spiralę, kad būtų galima išvynioti perviršį ir atpalaiduoti DNR. Atleidus superspiralinę įtampą, stuburas vėl užsandarinamas ir atpalaiduojamas topoizomerazės I fermentas.

Paveikslas remiksuotas iš: Notahelix ir JoKalliauer bei Nacionalinio žmogaus genomo tyrimų instituto


II tipo topoizomerazės ląstelėje atlieka keletą funkcijų. Jie gali padidinti ar sumažinti apvijos įtampą DNR, arba jie gali atsegti arba dekatanatuoti DNR, susipynusią su kita grandine (25.1.12 pav.). Tai daro pavojingesniu metodu nei jų I tipo kolegos, sulaužydami abi DNR grandines jų reakcijos mechanizmo metu. Fermentas yra kovalentiškai pritvirtintas prie abiejų sulaužytų pusių, o kita DNR spiralė praeina per pertrauką. Tada dvigubos sruogos pertrauka vėl užsandarinama.

25.1.12 pav. II tipo topoizomerazių reakcija. Siūlomas II tipo topoizomerazės reakcijos ciklas yra topoizomerazės IV pavyzdys. Topoizomerazės IV subvienetai žymimi pilka, žydra ir geltona spalvomis. Vartai arba G-DNR yra žalios spalvos, o transportuojama arba T-DNR yra rausvos spalvos. ATPazės domenams susietas ATP žymimas raudonu tašku. 1 žingsnyje G-DNR susijungia su fermentu. ATP ir T-DNR segmentas asocijuojasi su fermentu 2 žingsnyje. 3 veiksme G-DNR yra suskaidoma ir T-DNR praeina per pertrauką. Vaistams pritaikyti domenai II tipo topoizomerazės komplekse yra paryškinti A, B ir C poskyriuose su pavyzdžiais dešinėje paveikslo pusėje.

Paveikslas modifikuotas iš: Laponogov, I. ir kt. (2018 m.) Gamtos komunikacijos 9:2579.


DNR girazė yra II tipo topoizomerazės fermentas, kuris visų pirma yra skirtas palengvinti teigiamą viršsuvimo įtampą, atsirandančią dėl helikazės atsiskyrimo replikacijos šakėje. II tipo topoizomerazės, ypač Topo IV, taip pat sprendžia pagrindinį mechaninį iššūkį, su kuriuo susiduria bakterijų replisoma nutraukiant DNR replikaciją. Apvalus bakterijų chromosomos pobūdis lemia, kad replisomų pora, kuri prasideda nuo vienos replikacijos pradžios, galiausiai susilieja viena su kita orientacija „galva į galvą“. DNR girazės, kuri paprastai pašalina teigiamus superrutulius, riboja mažėjantis turimo šablono DNR kiekis. Vietoj to, superspiralės gali pasklisti už replisomų ir sudaryti prekatenanus tarp naujai išskaidytos DNR; į E.coli jas turi išspręsti Topo IV, kad įvyktų chromosomų segregacija.

Tus baltymai ir replikacijos nutraukimas

Tinkamas DNR replikacijos nutraukimas yra svarbus genomo stabilumui. coli replikacija baigiasi priešingame regione oriC. Yra dešimt 23 bp nutraukimas (Ter) svetaines regione su tam tikrais sekų variantais, kurie lemia jų surišimo afinitetą monomerinis nutraukimo baltymas Tus (25.1.13 pav.). Tus rišasi Ter su dideliu afinitetu santykiu 1: 1, o Tus -Ter gali dar labiau suformuoti labai stabilų „užrakto“ kompleksą, jei griežtai konservuotos G – C (6) bazės poros citozinas-6 Ter yra išverstas iš DNR duplekso ir surištas į iš anksto suformuotą citoziną surišančią Tus kišenę (25.1.13b pav.). Tusas -Ter užrakto kompleksas yra poliarinis, turintis leistiną veidą, leidžiantį netrukdomai praeiti, ir neleistiną veidą, kuris gali blokuoti replisomą. Dešimt Ter svetainės yra suskirstytos į dvi priešingai orientuotas grupes po penkias, leidžiančias replisomai praeiti pirmąją grupę ir būti blokuojamai antrojoje. Tai užtikrina, kad dvi replikacijos šakutės susilieja galinėje srityje, kad būtų tinkamai atskirtos chromosomos.

25.1.13 pav. Tus replikacijos blokavimo mechanizmai -Ter replikacijos užbaigimo kompleksai.a) Scheminis vaizdavimas E. coli chromosoma, rodanti padėtį oriC ir Ter svetaines. Pagal laikrodžio rodyklę judanti šakutė eina per žaliai nurodytas leistinas vietas ir yra sulaikoma neleistinose raudonos spalvos vietose. b) Scheminis „užrakintos“ TUS struktūros vaizdasTer kompleksas (PBP: 2I06), parodantis citoziną-6 jo surišimo kišenėje Tus. c) Tus liekanos Arg198 sąveika su abiem kryptimis Ter kompleksuose su dvigubo laukinio tipo Ter (PBP: 2I05, kairėje) ir Tus–Ter UGLC kompleksas (GC (6) bazinė pora apversta; PBP: 4XR3, dešinėje).

Figūra iš: Xu, Z-Q. (2018) Curr Op Struct Biol 53: 159-168

25.1.3 Ekstrachromosomų elementų DNR replikacija: plazmidės ir virusai

Norėdami nukopijuoti savo nukleino rūgštis, plazmidės ir virusai dažnai naudoja DNR replikacijos modelio variantus, aprašytus prokariotų genomams. Čia mes sutelksime dėmesį į vieną stilių, žinomą kaip riedėjimo apskritimo metodas.

„Rolling Circle“ replikacija

Tuo tarpu daugelis bakterijų plazmidės dauginasi panašiu procesu, kaip ir bakterijų chromosomos kopijavimas, kitos plazmidės, kelios bakteriofagai, ir kai kurie virusai eukariotų naudojimo besisukančio apskritimo replikacija (25.1.14 pav.). Tai įmanoma dėl apskrito plazmidžių pobūdžio ir kai kurių virusinių genomų cirkuliacijos infekcijos metu.Riedėjimo apskritimo replikacija prasideda nuo vienos dvigrandės žiedinės molekulės grandinės fermentinio įtrūkimo. dvigubos kilmės (dso) svetainė. Bakterijose DNR polimerazė III jungiasi su nulaužtos grandinės 3′-OH grupe ir pradeda viena kryptimi atkartoti DNR, naudodama šabloną, kurioje nėra įbrėžimų, ir išstumia nulaužtą grandinę. Užbaigus DNR replikaciją pradinio slapyvardžio vietoje, visiškai išstumiama nulaužta grandinė, kuri vėliau gali recirkuliuoti į vienos grandinės DNR molekulę. Tada RNR primazė sintezuoja pradmenį, kad inicijuotų DNR replikaciją vienos grandinės kilmės (sso) svetainė viengrandės DNR (ssDNA) molekulės, todėl susidaro dvigubos DNR (dsDNA) molekulė, identiška kitai apskrito DNR molekulei.

25.1.14 pav. Riedėjimo apskritimo replikacija. Slenkančio apskritimo replikacijos procesą inicijuoja vienas DNR grandinis. Prokariotuose DNR polimerazė III naudojama dukterinei grandinei generuoti. DNR ligazė vėl sujungia stuburo įtrūkimus ir leidžia pradėti antrosios dukterinės grandinės DNR sintezę.

Paveikslas, kurį pateikė Parkeris, N. ir kt. (2019 m.) Openstax

25.1.4 DNR replikacija eukariotuose

Ląstelių ciklas

The ląstelių ciklas yra sutvarkyta įvykių serija, susijusi su ląstelių augimu ir ląstelių dalijimusi, kurios metu susidaro dvi naujos dukterinės ląstelės. Ląstelių dalijimosi kelyje ląstelės praeina per eilę tiksliai nustatytų ir kruopščiai reguliuojamų augimo, DNR replikacijos ir dalijimosi etapų, kurie gamina dvi genetiškai identiškas ląsteles. Ląstelių ciklas susideda iš dviejų pagrindinių etapų: tarpfazėir mitozinė fazė (25.1.15 pav.). Interfazės metu ląstelė auga ir DNR replikuojasi. Mitozinės fazės metu atsikartoja DNR ir citoplazmos turinys, o ląstelė dalijasi. Žiūrėkite šį vaizdo įrašą apie ląstelių ciklą: http://openstax.org/l/biocellcyc

25.1.15 pav. Ląstelių ciklo diagrama. Ląstelė tvarkingai juda per kelias fazes. Interfazės metu G1 apima ląstelių augimą ir baltymų sintezę, S fazė apima DNR replikaciją ir centrosomos replikaciją, o G2 apima tolesnį augimą ir baltymų sintezę. Mitozinė fazė eina po tarpfazės. Mitozė yra branduolio dalijimasis, kurio metu pasikartojančios chromosomos yra atskiriamos ir paskirstomos į dukterinius branduolius. Paprastai ląstelė dalijasi po mitozės proceso, vadinamo citokineze, kurio metu padalijama citoplazma ir susidaro dvi dukterinės ląstelės.

Fowler, S. ir kt. pav. (2013) Openstax


Tarpfazės metu ląstelėje vyksta normalūs procesai, kartu ruošiantis ląstelių dalijimuisi. Kad ląstelė pereitų iš tarpfazės į mitozinę fazę, turi būti įvykdyta daug vidinių ir išorinių sąlygų. Trys tarpfazės etapai vadinami G1, S ir G2. Pirmasis tarpfazės etapas vadinamas G1 fazė, arba pirmasis tarpas, nes matosi mažai pokyčių. Tačiau per G.1 stadijoje, ląstelė yra gana aktyvi biocheminiu lygmeniu. Ląstelė kaupia chromosomų DNR ir susijusių baltymų statybinius blokus, taip pat sukaupia pakankamai energijos atsargų, kad galėtų atlikti užduotį replikuoti kiekvieną chromosomą branduolyje. Visoje tarpfazėje branduolinė DNR išlieka pusiau kondensuota chromatino konfigūracija. S fazėje (sintezės fazėje) DNR replikacija sudaro dvi identiškas kiekvienos chromosomos kopijas -seserinės chromatidės- kurie yra tvirtai pritvirtinti centromeros srityje (25.1.16B pav.). Šiame etape kiekviena chromosoma yra sudaryta iš dvi seserinės chromatidėsir yra dubliuota chromosoma. Centrosoma dubliuojasi S fazės metu. Dvi centrosomos sukels mitozinis velenas,aparatas, organizuojantis chromosomų judėjimą mitozės metu. Žinduoliuose centrosoma susideda iš poros strypų centrioles stačiu kampu vienas kitam. Centrioles padeda organizuoti ląstelių dalijimąsi. Centrioles nėra daugelio eukariotų rūšių, tokių kaip augalai ir dauguma grybų, centrosomose.

25.1.16 pav. Žmogaus chromosomų struktūra. (A) Rodo normalios žmogaus moters spektrinę kariogramą. Žmonės iš viso turi 23 poras chromosomų, iš viso 46. Kiekviena chromosomų pora vadinama homologinės chromosomos nes juose yra tų pačių genų regionų kopijos. Kiekviena iš homologinių chromosomų porų yra nudažyta ta pačia spalva. Chromosomos rodomos sutirštintos, nepasikartotos būsenos. (B) Rodoma vienos chromosomos schema prieš (apatinė diagrama) ir po (viršutinė diagrama) replikacijos. Po replikacijos vadinamos identiškos chromosomos kopijos seserinės chromatidės ir yra tarpusavyje susiję centromeras struktūra.

A paveikslas iš: Nacionalinio žmogaus genomo tyrimų instituto ir B paveikslas iš: Biomedicinos mokslų mokyklos Wiki


Į G2 fazė, arba antrasis tarpas, ląstelė papildo savo energijos atsargas ir sintetina baltymus, reikalingus chromosomų manipuliavimui. Kai kurios ląstelių organelės dubliuojasi, o citoskeletas išardomas, kad būtų galima gauti išteklių mitoziniam velenui. G metu gali būti papildomas ląstelių augimas2. Paskutinis mitozės fazės paruošimas turi būti baigtas, kol ląstelė galės patekti į pirmąją mitozės stadiją. Norint pagaminti dvi dukterines ląsteles, reikia padalinti branduolio ir citoplazmos turinį. Mitozinė fazė yra daugiapakopis procesas, kurio metu pasikartojančios chromosomos išlygiuojamos, atskiriamos ir perkeliamos į priešingus ląstelės polius, o tada ląstelė padalijama į dvi naujas identiškas dukterines ląsteles. Pirmoji mitozės fazės dalis, mitozė, susideda iš penkių etapų, kurie atlieka branduolinį padalijimą. Antroji mitozinės fazės dalis, vadinama citokinezė, yra fizinis citoplazminių komponentų atskyrimas į dvi dukterines ląsteles.

Jei ląstelės neperžengia vienos iš interfazės arba mitozės fazių, jos yra G.0 arba poilsio būseną. Jei ląstelės patenka į G0 visam laikui, sakoma, kad jie įžengė į etapą replikacinis senėjimas ir nebebus palaikomas ilgalaikiam gyvybingumui organizme.

Ląstelių progresavimui per ląstelių ciklą reikia suderintų specifinių baltymų kinazių veiksmų, žinomų kaip nuo ciklino priklausomos kinazės. Nuo ciklino priklausomos kinazės paprastai sutrumpintos kaip CDK arba CDC baltymai. Norint aktyvuoti CDK/CDC baltymus, reikia surišti reguliavimo ciklino baltymą (25.1.17 pav.). Pagrindiniai ciklino baltymai, kurie skatina ląstelių ciklą į priekį, yra ekspresuojami tik atskirais ląstelių ciklo laikais. Kai aktyvuoja ciklinas, CDK/CDC fermentai fosforilina pasroviui skirtus taikinius, susijusius su ląstelių ciklo progresavimu. Pavyzdžiui, pirminis ciklino-CDK kompleksas, susijęs su DNR replikacijos inicijavimu S fazės metu, yra „CyclinE-CDK2“ kompleksas. CDK2 suaktyvina ekspresija ir surišimas ciklino E vėlyvoje G1 fazėje. Dėl to CDK2 fosforilina pasroviui nukreiptus taikinius, įskaitant retinoblastomos naviko slopinimo baltymą pRb. pRB paprastai jungiasi ir slopina E2F šeimos transkripcijos faktorių aktyvumą. Išleidus E2F transkripcijos faktorius iš pRb, E2F suaktyvina genų, dalyvaujančių DNR replikacijoje, transkripciją ir lemia ląstelių progresavimą į S fazę.

25.1.17 pav. Nuo ciklino priklausomos kinazės (CDK) ir jų ciklinų reguliavimo subvienetai. (A) Parodyti CDK-ciklinų kompleksai, turintys tiesiogines funkcijas, reguliuojančias ląstelių ciklą. CDK3 / ciklinas C skatina ląstelių ciklo įvedimą iš G0. CDK4/6/ciklino D kompleksai inicijuoja retinoblastomos baltymo (pRb) fosforilinimą ir skatina CDK2/ciklino E komplekso aktyvaciją. G1 pabaigoje CDK2/ciklino E kompleksas užbaigia pRb fosforilinimą ir inaktyvavimą, kuris išskiria E2F transkripcijos faktorius ir vyksta G1/S perėjimas. DNR replikacija vyksta S fazėje. CDK2/ciklino A kompleksas reguliuoja progresavimą per S fazę ir CDK1/ciklino A kompleksą iki G2 fazės ruošiantis mitozei (M). Mitozę inicijuoja CDK1/ciklino B kompleksas. (B) rodo ciklino ekspresijos pobūdį ląstelių ciklo progresavimo metu. Ciklinų gausą reguliuoja transkripcijos ekspresija ir greitas baltymų skaidymas. Taigi, jų biologinis aktyvumas yra nukreiptas labai konkrečiais laiko momentais ląstelių ciklo progresavimo metu.

A paveikslas iš: Aleem, E. ir Arceci, R.J. (2015 m.) Priekyje. Cell ir Dev 3 (16) ir B pav. Iš: Cyclinexpression_waehrend-Zellzyklus

Replikacijos inicijavimas

Kilmės organizavimas, specifikacija ir aktyvinimas eukariotuose yra sudėtingesnis nei bakterijų ar archeologinėse karalystėse ir žymiai nukrypsta nuo paradigmos, nustatytos prokariotinei replikacijai inicijuoti. Dideli eukariotinių ląstelių genomo dydžiai, kurie svyruoja nuo 12 Mbp S. cerevisiae to 3 Gbp žmonėms, būtina, kad DNR replikacija prasidėtų nuo kelių šimtų (pumpurinių mielių) iki dešimčių tūkstančių (žmonėms), kad būtų užbaigtas visų chromosomų DNR replikacija kiekvieno ląstelių ciklo metu (25.1.18 pav.).

25.1.18 pav. Eukariotinės chromosomos paprastai yra linijinės ir kiekvienoje iš jų yra daug replikacijos šaltinių. Kairė figūra yra eukaiotinių replikacijos kilmių grafinis vaizdas, o dešinės rankos vaizdas-krioelektroninis mikrografinis vaizdas

Paveikslas kairėje pusėje yra iš: Parker, N. ir kt. ir paveikslėlis dešinėje yra iš: Fritensky, B. ir Brienas, N.


Su išimtimi S.cerevisiae ir susiję Sacharomikotina rūšių, eukariotinės kilmės nėra sutarimo DNR sekos elementų, tačiau jų vietą įtakoja kontekstiniai ženklai, tokie kaip vietinė DNR topologija, DNR struktūros ypatybės ir chromatino aplinka. Nepaisant to, eukariotinės kilmės funkcija vis dar priklauso nuo konservuoto iniciatoriaus baltymų komplekso, kad į DNR būtų įkeliamos replikacinės helikazės vėlyvose M ir G1 ląstelių ciklo fazėse, tai yra žingsnis, žinomas kaip kilmės licencijavimas. Priešingai nei jų bakterijų analogai, replikacinės helikazės eukariotuose yra įkeliamos į kilmės dupleksinę DNR neaktyvia, dviguba heksamerine forma ir tik jų dalis (10–20% žinduolių ląstelėse) yra aktyvuojama bet kurios S fazės metu. yra vadinami kilmės šaudymas. Todėl aktyvios eukariotinės kilmės vieta nustatoma bent dviem skirtingais lygiais: kilmės licencijavimas, kad būtų galima pažymėti visas galimas kilmes, ir kilmės šaudymas, kad būtų pasirinktas pogrupis, leidžiantis surinkti replikacijos mašinas ir pradėti DNR sintezę. Papildomi licencijuoti šaltiniai naudojami kaip atsarginė kopija ir aktyvuojami tik sulėtėjus arba sustojus netoliese esančioms replikacijos šakėms, užtikrinant, kad DNR replikacija gali būti užbaigta, kai ląstelės patiria replikacijos stresą. Kartu licencijuotos kilmės perteklius ir griežta kilmės licencijavimo ir šaudymo ląstelių ciklo kontrolė įkūnija dvi svarbias strategijas, kaip užkirsti kelią nepakankamam ir per daugiamam replikacijai ir išlaikyti eukariotinių genomų vientisumą.

Eukariotų DNR polimerazės fermentai

Panašiai kaip DNR replikacija prokariotuose, DNR replikacija eukariotuose vyksta priešingomis kryptimis tarp dviejų naujų grandinių replikacijos šakutėje. Eukariotuose dvi replikacinės polimerazės sintezuoja DNR priešingomis kryptimis (25.1.16 pav.). Polimerazė ε (epsilon)nuolat sintetina DNR, nes yra „nukreipta“ ta pačia kryptimi kaip ir DNR išsivyniojimas. Panašiai kaip bakterijų replikacija, ši kryptis yra žinoma kaip vedanti kryptis. Priešingai, polimerazė δ (delta) sintezuoja DNR priešingoje šablono grandinėje fragmentuotai arba nepertraukiamai, ir ši grandinė vadinama atsilikusi kryptis. Nepertraukiami DNR replikacijos produktų ruožai atsiliekančioje grandinėje yra žinomi kaip Okazaki fragmentai ir yra maždaug 100–200 bazių ilgio eukariotinių replikacijos šakių. Dėl „atsilikimo“ pobūdžio atsilikusi grandinė paprastai turi ilgesnį ssDNR ruožą, padengtą viengrandiniais surišimo baltymais, o tai stabilizuoja ssDNR šablonus, užkertant kelią antrinės struktūros susidarymui ar kitiems sandoriams veikiant ssDNR. Eukariotuose ssDNR stabilizavimą palaiko heterotrimerinis kompleksas, žinomas kaip replikacijos baltymas A (RPA) (9.19 pav.). Prieš kiekvieną Okazaki fragmentą yra RNR pradmuo, kurį sintezės metu išstumia kito Okazaki fragmento procesija. Eukariotinėse ląstelėse taip pat išstumiamas nedidelis DNR segmento kiekis prieš pat RNR pradmenį, sukuriant atvarto struktūrą. Tada šis atvartas suskaidomas endonukleazėmis (tokiomis kaip Fen1, aptariamas vėliau). Replikacijos šakutėje DNR tarpas pašalinus atvartą yra užsandarinamas DNR ligazė I. Dėl santykinai trumpo eukariotų Okazaki fragmento pobūdžio DNR replikacijos sintezė, vykstanti nepertraukiamai atsiliekančioje grandinėje, yra mažiau efektyvi ir užima daugiau laiko nei pirmaujančios grandinės sintezė.

25.1.19 pav. Eukariotinio replisomos kompleksas koordinuoja DNR replikaciją. Pirmaujančių ir atsiliekančių sruogų replikaciją atlieka atitinkamai Pol ε ir Pol δ. Daugelis replisominių faktorių (įskaitant FPC [šakės apsaugos kompleksą], Claspin, And1 ir RFC [replikacijos faktoriaus C spaustuką]) yra įpareigoti reguliuoti polimerazės funkcijas ir koordinuoti DNR sintezę su šablono grandinės išvyniojimu Cdc45-MCM [mini. -chromosomų priežiūra] -GINS [go-ichi-ni-san]. Replisomas taip pat asocijuojasi su kontrolinio taško baltymais kaip DNR replikacijos ir genomo vientisumo stebėjimo mechanizmais.

Paveikslas iš: Lemanmas A.R. ir Noguchi, E. (2013) Genes 4 (1): 1-32


Eukariotinės replikacijos šakėje trys skirtingi replikaciniai polimerazės kompleksai prisideda prie kanoninės DNR replikacijos: α, δ ir ε. Šios trys polimerazės yra būtinos ląstelės gyvybingumui. Kadangi DNR polimerazėms reikalingas pradmuo, ant kurio būtų pradėta DNR sintezė, pirma, polimerazė α (Pol α) veikia kaip replikacinė primazė. Pol α yra susijęs su RNR primaze ir šis kompleksas atlieka pradinį uždavinį sintezuojant pradmenį, kuriame yra trumpas ~ 10 nukleotidų RNR ruožas, po kurio eina nuo 10 iki 20 DNR bazių. Svarbu tai, kad šis pradinis veiksmas įvyksta replikacijos inicijavimo pradžioje, kad būtų pradėta pirmaujančios grandinės sintezė, taip pat kiekvieno Okazaki fragmento 5' gale atsiliekančioje grandinėje.

Tačiau Pol α negali tęsti DNR replikacijos. Nuo in vitro tyrimų metu buvo pastebėta, kad DNR replikacija turi būti „perduota“ kitai polimerazei, kad būtų tęsiama sintezė. Norint perjungti polimerazę, reikia naudoti spaustukus. Iš pradžių buvo manoma, kad Pol δ atliko pirmaujančios grandinės replikaciją ir kad Pol α užbaigė kiekvieną Okazaki fragmentą atsiliekančioje grandinėje. Naudodami mutatorinius polimerazės variantus ir kartodami nukleotidų netinkamo susiejimo įvykius, Kunkelis ir jo kolegos nustatė, kad Pol ε ir Pol δ mutacijos lemia netinkamą nukleotidų įtraukimą tik atitinkamai į pirmaujančias ir atsiliekančias kryptis. Taigi normaliai DNR replikacijai reikia suderintų trijų DNR polimerazių veiksmų: Pol α pradinei sintezei, Pol ε pirmaujančios grandinės replikacijai ir Pol δ Okazaki fragmentams generuoti atsiliekančios grandinės sintezės metu (25.1.16 pav.).

Eukariotuose DNR polimerazės yra suskirstytos į septynias šeimas (A, B, C, D, X, Y ir RT). Trijų branduolių replikacinių DNR polimerazių kristalinės struktūros rodo, kad jos priklauso B šeimai (25.1.17 pav.). Visos trys replikacinės DNR polimerazės yra kelių subvienetų fermentai (25.1.2 lentelė)

25.1.2 lentelė. Pagrindinių eukariotinių replikacinių DNR polimerazių subvienetai

Lentelė iš:Doublié, S. ir Zahn, K. E. (2014) Priekyje. Mikrobiolis 5: 444

Grįžti į viršų


Visos B šeimos polimerazės susideda iš penkių padomenių: pirštų, nykščio ir delno, kurie sudaro fermento šerdį, taip pat eksonukleazės domeną ir N-galinį domeną (NTD). Palmė, labai konservuota raukšlė, sudaryta iš keturių antiparallelinių β grandinių ir dviejų sraigtų, turi du griežtai konservuotus katalizinius aspartatus, esančius A motyve, DXXLYPS ir motyvas C, DTDS (25.1.20 pav.). Šią raukšlę dalijasi labai didelė fermentų grupė, įskaitant DNR ir RNR polimerazes, atvirkštines transkriptazes, CRISPR polimerazę ir net atvirkštines (3' -5 ′) transferazes. Priešingai, nykščio ir pirštų padomeniai turi žymiai didesnę struktūrinę įvairovę. Sujungus DNR ir teisingą gaunamą nukleotidą, pirštai patiria konformacinius pokyčius. Šis judėjimas leidžia pirštų subdomeno likučiams liestis su besiformuojančios bazinės poros nukleotidu. Nykštis turi DNR dupleksą replikacijos metu ir vaidina svarbų vaidmenį procese. Egzonukleazės domenas atlieka 3' -5 ′ korektūros veiklą, kuri pašalina netinkamai įtrauktus nukleotidus. Atrodo, kad NTD neturi katalizinio aktyvumo. Pol δ NTD sudaro trys motyvai: vienas turi topologiją, primenančią OB raukšlę, vienos grandinės DNR surišimo motyvą, o kitas turi RNR surišimo motyvą (RNR atpažinimo motyvas arba RRM). NTD greičiausiai vaidina svarbų vaidmenį polimerazės stabilume ir ištikimybėje, sąveikaudamas su kitais domenais.

25.1.20 pav Trisiniai polimerazių α, δ, ε ir RB69 gp43 kompleksai palyginimui iliustruoti iš identiškų krypčių. Nykščio (žalia) ir pirštų (tamsiai mėlyna) sritys suima dupleksinę nukleorūgštį (pradžia parodyta smėlio spalvos, šablonas oranžinės spalvos) prieš delno sritį (raudona). N-galinis domenas yra aukso spalvos, greta 3'-5 ′ eksonukleazės domeno (žalsvai mėlynas). (A) Polimerazė α (PDBID 4FYD) jungiasi su RNR/DNR hibridu, kur prie nykščio matosi platus, negili A formos DNR griovelis. 3–5 ′ egzonukleazės domenas neturi aktyvumo. Sraigtinė sritis (rausvai raudona) inaktyvuotame eksonukleazės domene stabilizuoja 5 šablono galą. (B) Polimerazė δ (PDBID 3IAY) turi didelį β plaukų segtuko motyvą (rausvai raudoną), kuris yra svarbus keičiant pradmenų grandinę iš aktyvios polimerazės vietos į aktyviąją eksonukleazės vietą korektūros atveju. (C) Polimerazė ε (PDBID 4M8O) turi unikalų P-domeną (purpurinį), kuris suteikia polimerazei didesnį našumą. Įdomu tai, kad β plaukų segtuko motyvas yra atrofuotas pol ε. (D) B šeimos DNR polimerazės raukšlės išsaugojimas ir domeno organizacija yra akivaizdūs, kai kartu su trimis eukariotinėmis replikacinėmis polimerazėmis žiūrimas modelinis fermentas iš bakteriofago RB69 gp43 (PDBID 2OZS). Kiekvienos polimerazės domeno apibrėžimas pateiktas S1 lentelėje. Paveikslas buvo sukurtas naudojant PyMOL („PyMOL Molecular Graphics System“, 1.5.0.4 versija Schrödinger, LLC.)

Paveikslas iš: Doublié, S. Microbiol. 5:444


DNR polimerazėms reikalingi papildomi veiksniai, palaikantys DNR replikaciją in vivo. DNR polimerazės turi pusiau uždarą rankinę struktūrą, kuri leidžia joms įkelti į DNR ir persikelti. Ši struktūra leidžia DNR polimerazei laikyti vienos grandinės šabloną, įtraukti dNTP į aktyvią vietą ir išlaisvinti naujai suformuotą dvigubą grandinę. Tačiau DNR polimerazių konformacija neleidžia jų stabiliai sąveikauti su šablono DNR. Siekiant sustiprinti šablono ir polimerazės sąveiką, atsirado DNR slydimo spaustukai, skatinantys replikuojančių polimerazių procesiškumą. Eukariotuose šis slankusis gnybtas yra homotrimeris, žinomas kaip proliferuojantis ląstelių branduolinis antigenas (PCNA), kuris sudaro žiedo struktūrą. PCNA žiedas turi poliškumą paviršiui, kuris sąveikauja su DNR polimerazėmis ir saugiai pririša jas prie DNR. Nuo PCNA priklausomas DNR polimerazių stabilizavimas turi didelę įtaką DNR replikacijai, nes padidina polimerazės procesyvumą iki 1000 kartų (25.1.19 pav.).

The DNA helikazės (MCM baltymai) o polimerazės taip pat turi glaudžiai liestis ties replikacijos šakute (25.1.19 pav.). Jei išsivyniojimas įvyksta per toli prieš sintezę, atidengiami dideli ssDNR plotai. Tai gali suaktyvinti signalus apie DNR pažeidimus arba paskatinti nenormalius DNR taisymo procesus. Siekiant užkirsti kelią šioms problemoms, eukariotinėje replisomoje yra specializuotų baltymų, skirtų reguliuoti helikazės aktyvumą prieš replikacijos šakutę. Šie baltymai taip pat suteikia prijungimo vietas fizinei helikazių ir polimerazių sąveikai, taip užtikrindami, kad dvipusis išskleidimas būtų sujungtas su DNR sinteze.

Kilmės naudojimas eukariotuose gali būti dinamiškas, kilmė sušaudoma skirtingose ​​vietose, priklausomai nuo ląstelės tipo ir vystymosi stadijos. Nepaisant to, pakartotinio surinkimo ir kilmės šaudymo mechanizmas yra labai išsaugotas. Vėlyvosios mitozės metu ir G.1fazės, ląstelių ciklo baltymai, tokie kaip Cdc6, asocijuojasi su Ar aš vietas visame genome ir įdarbina helikazės fermentus, MCM 2-7 (25.1.21A pav.). Šiuo metu dvigubi MCM2-7 komplekso heksamerai įkeliami replikacijos pradžioje. Tai sukuria a išankstinis replikacijos kompleksas (pre-RC). Kilmės vietos, susijusios su išankstiniu RC, laikomos licencijuotomis dauginti. Licencijuotos replikacijos šaltiniai gali būti „suaktyvinti“, kai replikacija iš tikrųjų pradedama Ar aš. Kilmės šaudymas atsiranda dėl daugybės fosforilinimo įvykių, kuriuos ciklinas E-CDK2 kompleksas atliko S fazės pradžioje ir kiti nuo ciklino priklausomos kinazės (CDK)iki individualios kilmės šaudymo (25.1.21B pav.). Nuo ciklino priklausomos kinazės (CDK) yra baltymų kinazių šeimos, pirmą kartą atrastos dėl jų vaidmens reguliuojant ląstelių ciklą. Jie taip pat dalyvauja reguliuojant transkripciją, mRNR apdorojimą ir nervinių ląstelių diferenciaciją. CDK aktyvuojami prisijungiant prie susijusio ciklino reguliuojančio baltymo. Be ciklino, CDK pasižymi mažu kinazės aktyvumu. Po pre-RC fosforilinimo įvyksta pradinis tirpimas ir DNR išsivynioja helikaze sukuria ssDNR, atskleidžiantį šabloną replikacijai (9.21C pav.). Tada replisomas pradeda formuotis lokalizuojant replisominius veiksnius, tokius kaip Cdc45. DNR sintezė prasideda nuo išlydyto šablono, o replikacijos mašina perkeliama toli nuo kilmės dvipusiu būdu.

25.1.21 pav. MCM2-7 įkeliama į DNR replikacijos pradžioje G1 metu ir išvynioja DNR prieš replikacines polimerazes. (A) Kombinuota Cdc6 ir Cdt1 veikla atneša MCM kompleksus (rodomus kaip skirtingų atspalvių mėlyni apskritimai) į replikacijos pradžią. (B) Nuo CDK / DDK priklausomas priešRC komponentų fosforilinimas sukelia pakartotinį surinkimą ir kilmę. Cdc6 ir Cdt1 nebereikalingi ir pašalinami iš branduolio arba suskaidomi (C) MCM ir susiję baltymai (rodomi GINS ir Cdc45) išvynioja DNR, kad atskleistų šabloninę DNR. Šiuo metu replisome surinkimas gali būti baigtas ir replikacija pradėta. „P“ reiškia fosforilinimą.

Paveikslas iš: Lemanmas A.R. (2013) 4 genai (1): 1-32

Replikacija per nukleosomas

Eukariotų genomai yra daug sudėtingesni nei mažesni ir nepagražinti prokariotiniai genomai. Eukariotinės ląstelės turi keletą negretimų DNR komponentų, chromosomų, kurių kiekviena turi būti sutankinta, kad būtų galima supakuoti uždaroje branduolio erdvėje. Kaip matyti 4 skyriuje, chromosomos supakuojamos apvyniojant ~ 147 nukleotidus (vidutiniškai po 200 nukleotidų) aplink histono baltymų oktamerą, sudarant nukleozoma. Histono oktamerą sudaro po dvi histono H2A, H2B, H3 ir H4 kopijas. 8 skyriuje buvo pabrėžta, kad histono baltymai yra modifikuojami po transliacijos, įskaitant fosforilinimą, acetilinimą, metilinimą ir ubikvitinaciją, kurie yra gyvybiškai svarbūs epigenetiniai ženklai. Glaudus histono baltymų ryšys su DNR nukleozomose rodo, kad eukariotinės ląstelės turi baltymų, skirtų pertvarkyti histonus prieš replikacijos šakutę, kad būtų galima sklandžiai progresuoti replisoma. Taip pat būtina iš naujo surinkti histonus už šakės, kad būtų atkurta nukleozomų konformacija. Be to, norint išsaugoti tą pačią chromatino būseną, svarbu perduoti epigenetinę informaciją, rastą tėvų nukleozomose, dukterinėms nukleozomoms. Kitaip tariant, dukterinėse nukleozomose turėtų būti tos pačios histono modifikacijos, kaip ir tėvų nukleozomose. Visa tai turi būti daroma padvigubinant chromatino kiekį, dėl kurio reikia įtraukti naujai susintetintus histono baltymus. Šis procesas įvykdomas histono chaperonai ir histonų pertvarkytojai, kurie aptariami toliau (25.1.22 pav.).

25.1.22 pav. Nukleosomų poslinkis ir nusėdimas DNR replikacijos metu. Histonai pašalinami iš chromatino prieš replikacijos šakutę. FAKTAS gali palengvinti šį procesą. Asf1 į replikacijos šakutę įdarbina histono H3-H4 dimerus. CAF-1 ir Rtt106 įkelia naujai susintetintus (šviesiai violetinius) histonus, kad už šakutės susidarytų chromatinas. Anksčiau pakrauti histonai (tamsiai violetiniai) taip pat nusėda ant abiejų dukterinių DNR grandinių. Šiuose procesuose dalyvaujantys histono chaperonai yra susiję su replisominiais baltymais: CAF-1/Rtt106 su PCNA ir FACT/Asf1 su MCM.

Paveikslas iš: Lemanmas A.R. (2013) Genes 4 (1): 1-32


Yra žinoma, kad keli histono chaperonai yra susiję su replikacija susieto nukleozomų surinkimu, įskaitant FAKTŲ kompleksas. The FAKTŲ kompleksas komponentai iš pradžių buvo identifikuoti kaip baltymai, kurie labai stimuliuoja RNR polimerazės II transkripciją. Besiformuojančiose mielėse nustatyta, kad FACT sąveikauja su DNR Pol α-primazės kompleksu, o nustatyta, kad FACT subvienetai genetiškai sąveikauja su replikacijos veiksniais. Visai neseniai tyrimai parodė, kad FACT palengvina DNR replikaciją in vivo ir yra susijęs su replisoma augančiose mielėse ir žmogaus ląstelėse. FACT kompleksas yra heterodimeras, kuris nehidrolizuoja ATP, bet palengvina histonų „atsipalaidavimą“ nukleozomose

Replikacijos šakės barjerai ir replikacijos nutraukimas

Prokariotuose, tokiuose kaip E. coli, dvikryptė replikacija prasideda vienoje replikacijos pradžioje žiedinėje chromosomoje ir baigiasi vietoje, kuri yra maždaug priešinga pradžiai. Šioje replikacijos terminatoriaus srityje yra DNR sekos, žinomos kaip Ter vietos, polinės replikacijos terminatoriai, kuriuos suriša Tus baltymas. The Ter-Tus kompleksas neutralizuoja helikazės aktyvumą, todėl replikacija nutraukiama. Tokiu būdu prokariotinės replikacijos šakutės kiekvieną DNR replikacijos etapą pristabdo ir nustoja nuspėti.

Eukariotuose situacija skiriasi. Replikacijos pabaiga paprastai įvyksta susidūrus dviem replikacijos šakėms bet kurioje vietoje tarp dviejų aktyvių replikacijos šaltinių. Susidūrimo vieta gali skirtis, atsižvelgiant į kiekvienos šakės replikacijos greitį ir kilimo laiką. Dažnai, jei replikacijos šakutė užstringa arba sugriūna tam tikroje vietoje, svetainės replikaciją galima išgelbėti, kai priešinga kryptimi keliaujantis replisomas baigia nukopijuoti regioną. Tačiau yra daug užprogramuotų replikavimo šakių barjerai (RFB) ir replikacijos „iššūkiai“ visame genome. Norėdami efektyviai nutraukti arba pristabdyti replikacijos šakutes, kai kurios šakių kliūtys yra surištos RFB baltymais analogiškai E. coli Tus. Tokiomis aplinkybėmis replisomas ir RFB baltymai turi konkrečiai sąveikauti, kad sustabdytų replikacijos šakutės progresavimą.

25.1.5 Mitochondrijų DNR replikacija

Žinduolių mitochondrijose yra kelios žiedinio, maždaug 16,6 kb ilgio dvigrandės DNR genomo kopijos (25.1.23 pav.). Abi mtDNR grandinės skiriasi savo pagrindine sudėtimi, o vienoje gausu guaninų, todėl centrifuguojant tankį galima atskirti sunkiąją (H) ir lengvą (L) grandinę. MtDNR yra viena ilgesnė nekoduojantis regionas (NCR) taip pat vadinamas kontroliniu regionu. NCR yra policistroninės transkripcijos promotoriai, po vieną kiekvienai mtDNR grandinei; lengvosios grandinės promotorius (LSP) ir sunkiosios grandinės promotorius (HSP). NCR taip pat turi H grandinės DNR replikacijos pradžią (OH). Antroji L grandinės DNR replikacijos kilmė (O.L) yra už NCR, tRNR klasteryje.

25.1.23 pav. Žmogaus mtDNR žemėlapis. Genomas koduoja 13 mRNR (žalia), 22 tRNR (violetinė) ir 2 rRNR (šviesiai mėlyna) molekules. Taip pat yra pagrindinis nekoduojantis regionas (NCR), kuris rodomas padidintas viršuje mėlyna spalva. Pagrindiniame NCR yra sunkiosios grandinės promotorius (HSP), lengvosios grandinės promotorius (LSP), trys konservuotos sekos dėžutės (CSB1-3, oranžinė), H-grandinės replikacijos pradžia (OH) ir su nutraukimu susijusi seka (TAS, geltona). Trijų grandžių poslinkio kilpos (D-kilpos) struktūra susidaro priešlaikus besiformuojančios H grandinės DNR sintezės nutraukimu TAS. Tokiu būdu susidaręs trumpas H grandinės replikacijos produktas vadinamas 7S DNR. Nedidelis NCR, esantis maždaug 11 000 bp pasroviui nuo OH, yra L grandinės replikacijos pradžia (OL).

Paveikslas iš: Falkenberg, M. (2018) Esė Biochem 62(3):287-296


Jo priežiūrai reikalinga speciali DNR replikacijos mašina. Žinduolių mtDNR atkartoja baltymai, kurie skiriasi nuo tų, kurie naudojami branduolinei DNR replikacijai, ir daugelis yra susiję su replikacijos veiksniais, nustatytais bakteriofaguose. DNR polimerazė γ (POLγ) yra replikacinė polimerazė mitochondrijose. Žmogaus ląstelėse POLγ yra heterotrimeras, turintis vieną katalizinį subvienetą (POLγA) ir du papildomus subvienetus (POLγB). POLγA priklauso DNR polimerazių A šeimai ir turi 3' -5 ′ eksonukleazės domeną, kuris veikia ką tik sintezuotos DNR grandinės korektūroje. POLγ yra labai tiksli DNR polimerazė, kurios netinkamo įsisavinimo dažnis yra mažesnis nei 1 × 10−6. Papildomas POLγB subvienetas pagerina sąveiką su DNR šablonu ir padidina POLγA katalizinį aktyvumą ir procesiškumą. DNR helikazė TWINKLE keliauja priešais POLγ, išvyniodama dvigrandį DNR šabloną. TWINKLE sudaro heksamerą ir reikalauja šakės struktūros (vienos grandinės 5′-DNR įkėlimo vietos ir trumpos 3′-uodegos), kad būtų galima įkelti ir inicijuoti išvyniojimą. Mitochondrijų viengrandis DNR surišantis baltymas (mtSSB) jungiasi prie susidariusios ssDNR, apsaugo ją nuo nukleazių ir neleidžia susidaryti antrinei struktūrai

Labiausiai priimtas DNR replikacijos modelis mitochondrijose yra sruogų poslinkio modelis (25.1.24 pav.). Šiame modelyje DNR sintezė yra nuolatinė tiek H, tiek L grandinėje. Kiekvienai sruogai yra skirta kilmė, OH ir O.L. Pirma, replikacija pradedama O.H tada DNR sintezė sukuria naują H-grandinę. Pradinėje fazėje vienu metu nevyksta L-sruogų sintezė, o mtSSB apima išstumtą, tėvų H grandinę. Prisijungdamas prie vienos grandinės DNR, mtSSB neleidžia mitochondrijų RNR polimerazei (POLRMT) pradėti atsitiktinę RNR sintezę išstumtoje grandinėje. Kai replikacijos šakutė pasiekia maždaug du trečdalius genomo, ji praeina antrąją replikacijos pradžią, O.L. Atskleidus savo viengrandę konformaciją, tėvų H grandinė ties OL susilanksto į stiebo kilpos struktūrą. Stiebas efektyviai blokuoja mtSSB prisijungimą, todėl trumpas vienos grandinės DNR ruožas kilpos srityje lieka prieinamas, todėl POLRMT gali inicijuoti RNR sintezę. POLRMT nėra apdorojamas naudojant vienos grandinės DNR šablonus. Pridėjus maždaug 25 nukleotidus, jis pakeičiamas POLγ ir pradedama L-grandinės DNR sintezė. Nuo šio taško H ir L sruogų sintezė vyksta nepertraukiamai, kol abi grandinės pasiekia pilną ratą. Dviejų grandžių replikacija yra susieta, nes norint pradėti L grandinės sintezę, reikalinga H grandinės sintezė. DNR ligazė III naudojama naujai suformuotų DNR grandinių surišimui užbaigti.

DNR replikacijos metu pirminė molekulė lieka nepažeista, o tai kelia sterišką problemą judančiam replikacijos mechanizmui. 1 tipo šeimai priklausančios topoizomerazės gali sumažinti tokiu būdu susidarančią sukimo įtampą, leisdamos vienai grandinei praeiti per kitą. Žinduolių mitochondrijose TOP1MT IB tipo fermentas gali veikti kaip DNR „suktis“, veikdamas kartu su mitochondrijų replisoma. Be to, žiedinės DNR replikacija dažnai sukelia katenanų susidarymą arba susietus apskritimus, kuriuos reikia atskirti vienas nuo kito. 1A tipo topoizomerazė, topoizomerazė 3α (Top3α), reikalinga hemikatenano struktūrai, kuri gali susidaryti mtDNR replikacijos metu, išspręsti.

25.1.24 pav. Žmogaus mitochondrijų genomo replikacija. Mitochondrijų DNR replikacija pradedama OH ir vyksta viena kryptimi, kad gautų visą ilgį besiformuojančią H-grandinę. mtSSB suriša ir apsaugo atvirą, pirminę H grandinę. Kai replisome praeina O.L, susidaro stiebo ir kilpos struktūra, kuri blokuoja mtSSB surišimą, pateikdama vienos grandinės kilpos regioną, iš kurio POLRMT gali inicijuoti pradmenų sintezę. Perėjimas prie L grandinės DNR sintezės įvyksta maždaug po 25 nt, kai POLγ pakeičia POLRMT pradmens 3′ gale. Dviejų grandinių sintezė vyksta nepertraukiamai, kol susidaro dvi pilnos dvigrandės DNR molekulės.

Paveikslėlis iš: Falkenberg, M. (2018) Esė Biochem 62(3):287-296


Įdomu tai, kad ne visi replikacijos įvykiai buvo pradėti OH tęsti visą ratą. Vietoj to, 95% nutraukiami po maždaug pirmųjų 650 nukleotidų sekos, žinomos kaip su užbaigimu susijusios sekos (TAS) (25.1.23 pav.). Taip sukuriamas trumpas DNR fragmentas, žinomas kaip 7S DNR, kuris lieka susietas su tėvų L-grandine, o tėvų H-grandinė yra išstumiama (25.1.23 pav.). Dėl to trigubas poslinkio kilpos struktūra, D kilpa yra suformuotas. Funkcinė D-kilpos struktūros svarba yra neaiški, taip pat nežinoma, kaip replikacija nutraukiama TAS.

25.1.6 Telomerai ir replikacinis senėjimas

Pabaigos replikacijos problema

Žmonėse, telomerųsusideda iš šimtų iki tūkstančių pasikartojančių TTAGGG sekų chromosomų galuose, kad būtų išlaikytas genomo vientisumas. Kadangi DNR replikacija išilgai dvigubų grandinių yra asimetriška, RNR pimer sekos 3′-hidroksilo gale negalima pakeisti DNR polimeraze I, nes nėra 3'-OH pradmenų grupės, skirtos polimerazei išplėsti DNR grandinę. Dėl to kiekviena DNR replikacija ir ląstelių dalijimasis praranda 30–200 nukleotidų ir yra žinomas kaip pabaigos replikacijos problema. Telomerai 3 ′ gale pateikite pasikartojančią nekoduojančią DNR seką, kad replikacijos metu neprarastumėte svarbios genetiškai užkoduotos informacijos. Be to, telomerai yra padengti šešių uždarančių baltymų kompleksu, dar žinomu kaip shelterin baltymai, kurie supakuoti į kompaktą T-kilpos struktūrakuris slepia chromosomų galus. Tai neleidžia DNR taisymo mašinoms supainioti chromosomų galų su dvigubos DNR pertraukomis (25.1.25 pav.). Todėl buvo pasiūlyti telomerai kaip mitozinis laikrodiskuris matuoja, kiek kartų ląstelė dalijasi, ir iš esmės suteikia ląstelės gyvenimo trukmę.

25.1.25 pav. Telomero struktūra. (A) Telomerai yra chromosomų pabaigoje, kur jie padeda apsisaugoti nuo DNR praradimo replikacijos metu. (B) DNR keturkampis, kurį sudaro telomerai. DNR stuburo kilpinė konformacija labai skiriasi nuo tipiškos DNR spiralės, tai žinoma kaip T-kilpos formavimas. Žalios sferos centre žymi kalio jonus.

Vaizdą (A) sukūrė: MInfo ir vaizdą (B): Tomas Splettstoesseris


Žmogus telomerazės fermentas yra atsakingas už telomerų palaikymą ir ilginimą ir susideda iš RNR komponentas (TERC) ir a atvirkštinė transkriptazė (TERT), kuris tarnauja kaip katalizinis komponentas (25.1.26 pav.). The TERT naudoja TERC kaip šablonas, skirtas sintetinti naujus telomerinės DNR kartojimus prie vienos grandinės iškyšos, siekiant išlaikyti telomero ilgį (25.1.26 pav.). Kai kurios ląstelės, pvz., gemalo ląstelės, kamieninės ląstelės, kraujodaros pirmtakinės ląstelės, aktyvuoti limfocitai ir dauguma vėžio ląstelių, iš esmės ekspresuoja telomerazę ir palaiko telomerazės aktyvumą, kad įveiktų telomerų trumpėjimą ir ląstelių senėjimą. Tačiau daugumos kitų somatinių ląstelių telomerazės aktyvumas paprastai yra mažas arba neaptinkamas, o kartu ir ribotas ilgaamžiškumas. Įdomu tai, kad bendras telomerazės aktyvumas mažėja su amžiumi, tačiau žymiai padidėja reaguojant į sužalojimą, o tai rodo telomerazės vaidmenį ląstelių regeneracijoje žaizdų gijimo metu. Telomero ilgis ir vientisumas reguliuojami sąveika tarp telomerazė ir shelterin baltymai.

25.1.26 pav. Konceptualus telomerazės veiklos modelis. Aktyvioje telomerazės fermento vietoje yra RNR šablonas TERC (rodomas raudonai) ir jis sutampa su keliomis paskutinėmis telomerinėmis bazėmis chromosomos gale (parodyta mėlyna spalva). Taip sukuriama vienos grandinės iškyša, kurią TERT atvirkštinė transkriptazė gali naudoti kaip šabloną telomerų sekai pratęsti.

Paveikslas: Abbexa Ltd.


in vivo, sutrumpėję telomerai ir pažeisti telomerai, kuriuos paprastai sukelia reaktyviosios deguonies rūšys (ROS), paprastai laikomi pagrindiniais ląstelių senėjimo žymenimis ir manoma, kad tai yra pagrindinė replikacinis senėjimas. ašn vitro, telomerai praranda maždaug 50–200 bp kiekviename padalinyje dėl galutinio replikacijos problemos. Manoma, kad pakanka maždaug 100 mitozių „Hayflick“ limitas, arba didžiausias leistinas mitozinių įvykių skaičius prieš pradedant replikacinį senėjimą.Nuolat atsinaujinančios ląstelės, tokios kaip kraujo ląstelės, kompensuoja telomerų eroziją, išreikšdamos telomerazę - vienintelį fermentą, galintį polimerizuoti telomerines sekas de novo telomerų gale. Telomerazės komponentų, tokių kaip katalizinis subvienetas (TERT) arba RNR šablonas (TERC), išmušimas sukelia keletą pelių senėjimo požymių. Žmonėms telomerazės subvienetų gemalo linijos mutacijos sukelia progeroidinius sindromus, tokius kaip Dyskeratosis congenita, reta genetinė kaulų čiulpų nepakankamumo forma. Be to, sveika žmonių gyvenimo trukmė teigiamai koreliuoja su ilgesniu telomerų ilgiu, o pacientai, kenčiantys nuo su amžiumi susijusių ligų ir priešlaikinio senėjimo, turi trumpesnius telomerus nei sveiki asmenys. Taip pat buvo įrodyta, kad nesutaisytos žalos telomeriniuose regionuose kaupiasi senstančios pelės ir nežmoginiai primatai, o tai rodo, kad su amžiumi susijusių telomerų pažeidimai taip pat gali prisidėti prie amžiaus sukeliamų ligų ir pabloginti sveikatos būklę.

Taigi galima teigti, kad telomerazės aktyvinimas ir ekspresija gali būti būdas sumažinti su amžiumi susijusias ligas ir padidinti bendrą ilgaamžiškumą. Tačiau konstitucinė telomerazės ekspresija, deja, būdinga beveik visoms vėžio ląstelėms. Todėl nenuostabu, kad transgeniniai gyvūnai per daug ekspresuoja katalizinį telomerazės subvienetą (mTERT), vėžys išsivysto anksčiau. Tačiau per didelė telomerazės ekspresija pelėms, kurios yra labai atsparios vėžiui, parodė, kad labai padidėjo vidutinė gyvenimo trukmė ir žymiai sumažėjo su amžiumi susiję sutrikimai. Kadangi žmonės nėra labai atsparūs vėžiui, žmonėms tai nėra įmanoma. Tačiau papildomi tyrimai su pelėmis, kai konstitucinė telomerazės ekspresija įvedama tik į nedidelę dalį šeimininkų ląstelių, naudojant adenoviruso genų terapijos metodus, davė daug žadančių rezultatų. Adenovirusai yra virusų grupė, kuri sudaro ikosaedrinį baltymo kapsidą, kuriame yra linijinis dvigrandė DNR genomas. Žmonių infekcijos paprastai sukelia peršalimo simptomus ir paprastai būna lengvo pobūdžio. Tai yra geras genų terapijos taikinys, nes jų nešama DNR gali būti mutavusi, todėl užsikrėtus šeimininkui jiems trūksta gebėjimo daugintis. Jie taip pat gali būti transformuojami taip, kad į šeimininką būtų įtrauktas dominantis genas, kur šis genas galėtų integruotis į šeimininko genomą. Eksperimentai su pelėmis, kurios buvo užkrėstos adenovirusu, turinčiu mTERT geną, parodė, kad mTERT buvo pristatytas į įvairius kūno audinius ir padidėjo telomerų ilgis tuose audiniuose. Be to, mTERT ekspresuojančios pelės buvo sveikesnės nei jų vados draugai, o su fiziologiniu senėjimu susijusių neįgalumą sukeliančių būklių, tokių kaip osteoporozė ir atsparumas insulinui, sumažėjo (25.1.27 pav.). Taip pat pagerėjo pažinimo įgūdžiai ir medžiagų apykaitos funkcijos. Pastebėtina, kad pelėms, gydytoms genų terapija, vėžio dažnis nepadidėjo, o tai rodo, kad bent jau trumpalaikių pelių rūšyse genų terapijos metodas padidėjusiam telomerazės aktyvumui yra saugus. Šių gyvūnų vidutinė gyvenimo trukmė padidėjo 24%, kai gyvūnai buvo gydomi 1 metų amžiaus, ir 13%, jei buvo gydomi 2 metų amžiaus.

25.1.27 pav. Pelių sveikatinimo skatinimas naudojant telomerazės genų terapiją. Katalizinio telomerazės subvieneto (TERT) pristatymas naudojant modifikuotą adenoviruso vektorių (rAAV) slopina su senėjimu susijusią telomerų eroziją ir prailgina trumpus telomerus įvairiuose audiniuose. Dėl to gyvūnų sveikata pagerėjo ir jų gyvenimo trukmė pailgėja.

Paveikslėlis iš: Boccardi, V. ir Herbig, U. (2012) EMBO Mol Med 4: 685-687.


Telomerų sekų kopijavimas ir taisymas

Be galutinio replikacijos problemos, telomerinės DNR (telDNA) replikacija ir taisymas yra tikras iššūkis dėl skirtingų telomerų struktūrinių savybių. Pirma, pati nukleotidinė seka susideda iš heksanukleotidinio motyvo (TTAGGG), kartojamo per kilobazes, o 5′-3 ′ grandinė pavadinta „G-grandine“ dėl didelio guanino kiekio. Vykstant replikacijos šakutei, atsiliekanti grandis, atitinkanti G grandinę, sudaro G-kvadruplekso (G4) struktūras, kurias reikia išspręsti, kad būtų galima šakės progresuoti ir užbaigti replikaciją (25.1.28a pav.). Antra, R-kilpos, atitinkančios labai stabilius RNR:DNR hibridus, apimančias ilgą nekoduojančią telomerinę transkriptą TERRA (telomerinį pakartojimą turinčią RNR), taip pat turi būti atskirtos. Trečia, telomerų galūnėse yra specifinė kilpos struktūra, T-kilpa, kurią reikia išardyti. Tai yra kilpa, kuri slepia dvigubos grandinės galą nuo DNR pažeidimo jutiklių ir yra užrakinta hibridizuojant 3 'vienos grandinės iškyšos galą su aukščiau esančia 3' -5 'grandine, taip išstumiant atitinkamą 5'-3' grandinę suformuoti D-kilpos (poslinkio kilpos) struktūrą (25.1.28a pav.). Galiausiai, replikacija taip pat turi susidurti su kliūtimis, su kuriomis susiduriama kitose genomo vietose, pvz., Sukimai ir kondensuota heterochromatinė aplinka.

25.1.28 pav. Telomerų atkartojimo kliūtys ir sprendimai. a) Pavaizduota telomerinė seka, kurios G-grandinė yra vientisoje raudonoje linijoje, o C-grandinė-vientisoje žalioje linijoje. Galinę D kilpą, struktūrizuojančią daug didesnę T kilpą, stabilizuoja „shelterin“ kompleksas. Replisomas (PCNA, pol ε ir kt.) polimerizuoja naują G grandinę (pavaizduotą punktyrine raudona linija) ir išlaisvina pirminę G grandinę, leidžiančią susidaryti G4 antrinei struktūrai. Taip pat parodytos R-kilpos, atitinkančios TERRA hibridizaciją (punktyrinėmis juodomis linijomis) su 3'-5 'grandine, ir sukimai dėl šakės progresavimo. (b) Pavaizduoti replikacijos pagalbininkai, tokie kaip helikazės, padedančios atsukti G4 arba atrakinti D kilpą. DNRazės (Top2a, DNA2) ir RNRazės (RNRazė H1 ir FEN1) padeda išspręsti sukimus ir RNR:DNR heterodupleksus, o Timeless stimuliuoja replisomą, o POT1 konkuruoja su RPA1 dėl vienos grandinės surišimo ir padeda ištirpinti G4. Shelterino komponentai, POT1, TRF1 ir TRF2 padeda įkelti pagalbinius baltymus (smulkios žalios rodyklės)

Paveikslėlis iš: Biliardas, P. ir Poncet, D.A. (2019) Int J. Mol. Sci. 20 (19) 4959


Kadangi telomerai susiduria su daugybe kliūčių užbaigti replikacijos procesą, kaip aptarta 25.1.28 paveiksle, ląstelė turi specializuotų mašinų rinkinį, kad būtų galima visiškai pasiekti jų replikaciją, pavyzdžiui, RTEL1, TRF1 ir TRF2 baltymus, DNR, RNR, ir nesenstantis. Šių veiksnių įdarbinimą organizuoja prieglaudos kompleksas.

Molekuliniu lygmeniu GGG telomeriniai pakartojimai yra ypač jautrūs ROS, kurie gamina 8-oksoguanino ruožus, kuriuos ypač sunku ištaisyti. Kartu su neefektyviu telomerų taisymu šie ROS sukelti pažeidimai sukelia vienos ir dviejų grandinių pertraukas ir (arba) sukelia replikacinį stresą, galiausiai dėl kurio telomeras sutrumpėja. Nepataisytas vieno arba tandeminio 8-oksoguanino buvimas drastiškai slopina TRF1 ir TRF2 jungimąsi ir blogina telomerazės įsisavinimą, ypač kai ROS pažeidimas yra lokalizuotas 3′ iškyšoje. Šio tipo žala prisideda prie telomerų apsaugos ir sutrumpinimo. Stebėtina, kad ROS (ir kiti metaboliniai įtempiai) taip pat skatina TERT perkėlimą į mitochondrijas, kaip pastebėta (i) pirminiuose neuronuose po oksidacinio streso; (ii) neuronuose, veikiamuose tau baltymo; iii) Purkinje neuronuose, kurie patyrė eksitotoksiškumą; ir (iv) vėžio ląstelių linijose, apdorotose G4 ligandu. Mitochondrijų TERT padidina vidinės membranos potencialą, taip pat mtDNR kopijų skaičių ir sumažina ROS gamybą, turėdamas apsauginį poveikį mtDNR. Mitochondrijos taip pat yra svarbūs ląstelių pažeidimo jutikliai ir prisideda prie autofagijos ir apoptozės (užprogramuotos ląstelių mirties) procesų. TERT perkėlimas po chromosomų pažeidimo branduolyje gali rodyti vieną mechanizmą, kurį mitochondrijos naudoja ląstelių stresui ir pažeidimams stebėti.

Grįžti į viršų

Turinio įsisavinimas

Kuris iš šių fermentų pakeičia RNR nukleotidus pradmenyje DNR nukleotidais?

  1. DNR polimerazė III
  2. DNR polimerazė I
  3. primatas
  4. helikazė

[reveal-answer q=”628075″]Rodyti atsakymą[/reveal-answer]
[hidden-answer a = ”628075 ″] Atsakymas b. DNR polimerazė I yra fermentas, kuris pakeičia pradmenyje esančius RNR nukleotidus DNR nukleotidais. [/Hidden-answer]

Kuris iš šių dalykų nėra susijęs su replikacijos inicijavimu?

  1. ligazė
  2. DNR girazė
  3. vienos grandinės rišantis baltymas
  4. primatas

[atskleisti-atsakymas q = ”820951 ″] Rodyti atsakymą [/atskleisti-atsakymas]
[hidden-answer a = ”820951 ″] Atsakymas a. „Ligase“ nedalyvauja inicijuojant replikaciją. [/Hidden-answer]

Kuris iš šių fermentų, dalyvaujančių DNR replikacijoje, būdingas tik eukariotams?

  1. helikazė
  2. DNR polimerazė
  3. ligazė
  4. telomerazė

[atskleisti-atsakymas q = ”650146 ″] Rodyti atsakymą [/atskleisti-atsakymas]
[hidden-answer a=”650146″]Atsakymas d. Telomerazė būdinga tik eukariotams. [/Hidden-answer]

Kuris iš šių variantų būtų susintetintas naudojant šabloną 5′-CAGTTCGGA-3 ′?

  1. 3′-AGGCTTGAC-4 ′
  2. 3′-TCCGAACTG-5 ′
  3. 3′-GTCAAGCCT-5′
  4. 3′-CAGTTCGGA-5′

[atskleisti-atsakymas q = ”429167 ″] Rodyti atsakymą [/atskleisti-atsakymas]
[hidden-answer a=”429167″]Atsakymas c. 3′-GTCAAGCCT-5′[/paslėptas atsakymas]

Fermentas, atsakingas už supilusios DNR atpalaidavimą, kad būtų galima pradėti replikaciją, vadinamas ________.
[reveal-answer q=”855893″]Rodyti atsakymą[/reveal-answer]
[hidden-answer a = ”855893 ″] Fermento, atsakingo už pervirusios DNR atpalaidavimą, kad būtų galima pradėti replikaciją, vadinamas DNR girazė arba topoizomerazė II. [/hidden-answer]

Vienakryptis žiedinės DNR molekulės, kaip plazmidės, replikacija, kuri apima vienos DNR grandinės nikavimą ir jos išstūmimą sintetinant naują grandinę, vadinama ________.
[atskleisti-atsakymas q = ”378861 ″] Rodyti atsakymą [/atskleisti-atsakymas]
[hidden-answer a = ”378861 ″] Apvalios DNR molekulės, kaip plazmidės, vienpusė replikacija, apimanti vienos DNR grandinės nikimą ir jos išstūmimą sintezuojant naują grandinę, vadinamariedantis rato replikacija. [/hidden-answer]

Vėluojančių grandinių sintezėje naudojama daugiau pradmenų nei pirmaujančių grandinių sintezėje.
[atskleisti-atsakymas q = ”25479 ″] Rodyti atsakymą [/atskleisti-atsakymas]
[hidden-answer a=”25479″]Tiesa[/hidden-answer]

  1. Kodėl DNR replikacijai reikalinga primasė?
  2. Koks yra vienos grandinės surišančio baltymo vaidmuo DNR replikacijoje?
  3. Žemiau yra DNR seka. Įsivaizduokite, kad tai yra DNR molekulės dalis, kuri atsiskyrė ruošiantis replikacijai, todėl matote tik vieną DNR grandinę. Sukurkite papildomą DNR seką (nurodydami 5 ′ ir 3 ′ galus). DNR seka: 3′-T A C T G A C T G A C G A T C-5 ′
  4. Peržiūrėkite 1 paveikslą ir 2 paveikslą. Kodėl buvo svarbu, kad po pradinės DNR izotopinės žymėjimo15N, užuot sustabdęs eksperimentą po vieno kartojimo etapo?
  5. Jei tikitės, kad replikacijos proceso metu bus pridėta dezoksiribonukleotidų, kuriems trūksta 3′-OH grupių?

Grįžti į viršų


25.1.7 Literatūra

  1. Parker, N., Schneegurt, M., Thi Tu, A-H., Lister, P., Forster, B.M. (2019) Mikrobiologija. Openstax. Galima rasti: https://opentextbc.ca/microbiologyopenstax/
  2. Biochemijos principai/ląstelių metabolizmas I: DNR replikacija. (2017 m. rugpjūčio 6 d.). „Wikibooks“, nemokamų vadovėlių projektas. Gauta 2019 m. Spalio 31 d., 19:07 iš en.wikibooks.org/w/index.php?title=Principles_of_Biochemistry/Cell_Metabolism_I:_DNA_replication&oldid=3259729.
  3. Kaiser, G.E. (2015) Prokariotų ląstelių anatomija. Baltimorės apygardos bendruomenės koledžas. Galima rasti adresu: http://faculty.ccbcmd.edu/~gkaiser/SoftChalk%20BIOL%20230/Prokaryotic%20Cell%20Anatomy/nucleoid/nucleoid/nucleoid3.html
  4. RCSB PBP „Mėnesio molekulė“: įkvepiantis molekulinis biologijos vaizdas D.S. Goodsell, S. Dutta, C. Zardecki, M. Voigt, H.M. Bermanas, S.K. Burley (2015 m.) PLoS Biol 13(5): e1002140. doi: 10.1371/journal.pbio.1002140
  5. Vikipedijos bendradarbiai. (2020 m., Gegužės 7 d.). Helikazė. Į Vikipedija, Laisvoji enciklopedija. Gauta 2020 m. birželio 9 d., 13:38, iš en.Wikipedia.org/w/index.php?title=Helicase&oldid=955303097
  6. Windgassen, T.A., Wessel, S.R., Bhattacharyya, B. ir Keck, J.L. (2017) Bakterijų DNR replikacijos paleidimo iš naujo mechanizmai. Nuc Acids Res 46(2):504-519. Galima rasti: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5778457/
  7. Xu, Z-Q., Dixon, N.E. (2018) Bakterijų replikos. Curr Opin Struct Biol 53:159-168. Galima rasti adresu: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X18300952
  8. Liu, B., Eliasonas, W. K. ir Steitzas, T. A. (2013) Helicase-helicase krautuvo komplekso struktūra atskleidžia įžvalgas apie bakterijų primosomų surinkimo mechanizmą. Nature Comm 4:2495. Galima rasti: https://www.researchgate.net/publication/256764134_Structure_of_a_helicase-helicase_loader_complex_reveals_insights_into_the_mechanism_of_bacterial_primosome_assemble
  9. Xu, Z-Q. ir Dixon, N.E. Curr Op Struc Biol 53:159-168. Galima rasti adresu: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X18300952
  10. Fernandez-Leiro, R., Conrad, J., Scheres, S.HW. ir Lamers, M.H. (2015) E. coli replikacinės DNR polimerazės krio-EM struktūros atskleidžia jos dinamines sąveikas su DNR slankiojančiu gnybtu, egzonukleaze ir τ. eLife 4:e11134. Galima rasti: https://elifesciences.org/articles/11134
  11. Ekundayo, B. ir Bleichert, F. (2019) DNR replikacijos kilmė. PLOS 15(12): e1008556. Galima rasti: https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008320
  12. Leman, A. R. ir Noguchi, E. (2013) Replikavimo šakutė: eukariotinių replikacijos mašinų supratimas ir genomo dubliavimo iššūkiai. Genai 4(1): 1-32. Galima rasti: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3627427/
  13. Doublié, S. (2014) Struktūrinės įžvalgos apie eukariotinę DNR replikaciją. Priekyje. Microbiol. 5:444. Galima rasti adresu: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2014.00444/full
  14. Billardas, P. ir Poncetas D.A. (2019) replikacijos stresas telomerinėje ir mitochondrijų DNR: bendra kilmė ir pasekmės senėjimui. Int. Mol Sci 20 (19): 4959. Galima rasti: https://www.mdpi.com/1422-0067/20/19/4959/htm
  15. Taip, JK ir Wang, CY. (2016) Telomerai ir telomerazė sergant širdies ir kraujagyslių ligomis. Genai 7 straipsnio 9 dalies 58 punktas. Galima rasti adresu: https://www.mdpi.com/2073-4425/7/9/58/htm
  16. Boccardi, V. (2012) Telomerų genų terapija: naujas požiūris į kovą su senėjimu. EMBO Mol Med 4: 685-687. Galima rasti: https://www.embopress.org/doi/epdf/10.1002/emmm.201200246
  17. Vikipedijos bendradarbiai. (2020 m., Balandžio 26 d.). Nuo ciklino priklausoma kinazė. Gauta 2020 m. birželio 30 d., 18:52, iš https://en.Wikipedia.org/w/index.php?title=Cyclin-dependent_kinase&oldid=953307433
  18. Falkenberg, M. (2018) Mitochondrijų DNR replikacija žinduolių ląstelėse: kelio apžvalga. Esė Biochem 62(3):287-296. Galima rasti adresu: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6056714/
  19. Folwer, S. ir kt. al. (2013) Biologijos sąvokos. Openstax. Galima rasti: https://openstax.org/details/books/concepts-biology?Book%20details
  20. Aleem, E. ir Arceci, R.J. (2015) Ląstelių ciklo reguliatorių taikymas sergant piktybiniais hematologiniais navikais. Ląstelių ir vystymosi biologijos ribos 3(16). Galima rasti adresu: https://www.researchgate.net/publication/275354547_Targeting_cell_cycle_regulators_in_hematologic_malignancies

25.1: DNR replikacija – biologija

Mutagenas yra medžiagos agentas, galintis visam laikui pakeisti fizinę DNR geno sudėtį taip, kad pasikeičia genetinė žinia.

Kai genas bus pažeistas arba pakeistas, iš to geno perrašyta mRNR dabar turės pakeistą pranešimą.

Polipeptidas, pagamintas verčiant pakeistą mRNR, dabar turės kitokią aminorūgščių seką. Baltymo, pagaminto sulankstant šį polipeptidą, funkcija greičiausiai pasikeis arba praras. Šiame pavyzdyje fermentas, katalizuojantis gėlių spalvos pigmento gamybą, buvo pakeistas taip, kad nebe katalizuoja raudonojo pigmento gamybą.

Dėl pakitusio baltymo negamina joks produktas (raudonas pigmentas).

  • imituoti teisingas nukleotidų bazes DNR molekulėje, tačiau nepavykus tinkamai pagrįsti poros DNR replikacijos metu.
  • pašalinkite nukleotido dalis (pvz., amino grupę ant adenino), vėl sukeldami netinkamą bazės suporavimą DNR replikacijos metu.
  • pridėti angliavandenilių grupių prie įvairių nukleotidų, taip pat sukeldamas neteisingą bazių suporavimą DNR replikacijos metu.

Spinduliuotė Didelės energijos spinduliuotę iš radioaktyviosios medžiagos arba rentgeno spindulių sugeria DNR supančių vandens molekulių atomai. Ši energija perduodama elektronams, kurie tada nuskrenda nuo atomo. Liko laisvasis radikalas, kuris yra labai pavojinga ir labai reaktyvi molekulė, kuri atakuoja DNR molekulę ir įvairiais būdais ją keičia.
Spinduliuotė taip pat gali sukelti dvigubos grandinės pertraukas DNR molekulėje, kurios ląstelės remonto mechanizmai negali ištaisyti.

Saulės šviesoje yra ultravioletinė spinduliuotė (sudedamoji dalis, sukelianti įdegį), kuri, absorbuojama DNR, sukuria kryžminį ryšį tarp tam tikrų gretimų bazių. Daugeliu normalių atvejų ląstelės gali ištaisyti šią žalą, tačiau dėl tokio tipo neremontuotų dimerių replikuojanti sistema praleidžia klaidą, palikdama tarpą, kuris turėtų būti užpildytas vėliau.
Neapsaugotas UV spindulių poveikis žmogaus odai gali padaryti rimtą žalą ir sukelti odos vėžį bei plačius odos navikus.

Spontaniškos mutacijos atsiranda nesusidūrus su akivaizdžiu mutageniniu agentu. Kartais DNR nukleotidai be įspėjimo pereina į kitą cheminę formą (žinoma kaip izomeras), kuri savo ruožtu sudarys skirtingą vandenilinių jungčių seriją su savo partneriu. Tai sukelia klaidų DNR replikacijos metu.

Mokslas per atstumą
& kopija 1997, 1998, 1999, 2000 Profesorius John Blamire


Skirtumas tarp 1 ir 3 DNR polimerazės

DNR polimerazė 1 prieš 3

DNR polimerazės yra specialiai sukurti fermentai, kurie padeda formuotis DNR molekulėms, surenkant mažyčius DNR blokus, vadinamus nukleotidais. DNR polimerazė padeda padalyti DNR molekulę į dvi identiškas DNR. Šis DNR skaidymo procesas vadinamas DNR replikacija. DNR polimerazė veikia kaip DNR replikacijos katalizatorius, todėl yra labai svarbi. DNR polimerazė padeda nuskaityti jau esamas DNR grandines ir sukurti dvi naujas grandines, atitinkančias pradinę esamą DNR. Tokiu būdu genetinė informacija perduodama į dukterines ląsteles ir perduodama iš kartos į kartą.

Struktūros skirtumas

Yra daugybė DNR polimerazių atmainų, pagrįstų įvairiomis funkcijomis, kurias jos turi atlikti.DNR polimerazė 1 yra būtina DNR replikacijai ir dar vadinama Pol 1. Ją atrado Arthuras Kornbergas. DNR polimerazė 3 yra būtina prokariotinei DNR replikacijai, ją atrado Thomas Kornberg ir Malcolm Gefter. DNR polimerazė 3 taip pat vadinama holofermentu ir yra svarbiausias replisomos komponentas.

Funkcijų skirtumas

DNR polimerazės 1 funkcijos padeda DNR replikacijai. Jis naudojamas molekulinės biologijos tyrimams. Replikacijos proceso metu atsilikusioje DNR grandinėje užpildomas RNR pradmuo. DNR polimerazė 1 pašalina RNR pradmenį ir užpildo nukleotidus, būtinus DNR susidarymui nuo 5 ’iki 3’ kryptimi. Tai taip pat padeda tikrinant, ar replikuojant ir derinant bazines poras nepadaryta klaidų. Reikėtų prisiminti, kad ši DNR polimerazė 1 tik prideda nukleotidus, bet neprisijungia prie jų. DNR sujungimą atlieka kitas fermentas, vadinamas ligaze, kuris sudaro ištisines DNR grandines. Pagrindinė DNR polimerazės 1 funkcija yra DNR žymėjimas slapyvardžiu ir kDNR antrosios grandinės sintezė. 1 DNR polimerazė taip pat katalizuoja 5–3 ’DNR sintezę. 1 DNR polimerazė nuskaito gaunamo dNTP formą ir poliškumą. 1 DNR polimerazė turi 3 veiklas, tokias kaip polimerazė, nuo 3 ’iki 5’ egzonukleazės ir nuo 5 ’iki 3’ egzonukleazės. DNR polimerazė 1 yra nuo šablono priklausoma DNR polimerazė.

Pol 3 katalizinis centras turi glaudžiai surištus subvienetus, vadinamus alfa, epsilonu ir teta. Alfa subvienetas yra atsakingas už DNR polimerazės aktyvumą, epsilono subvienetas turi korektūros skaitymo egzonukleazės aktyvumą, o teta subvienetas yra mažiausias iš visų ir padeda pagerinti epsilono korektūros skaitymo savybes. Replikas yra replikavimo šakėje. DNR polimerazė 3 yra replisomos sudedamoji dalis, todėl padeda daugintis.

DNR polimerazė 3 yra būtina pirmaujančių ir vėluojančių grandinių replikacijai, o DNR polimerazė 1 yra būtina norint pašalinti RNR pradmenis iš fragmentų ir pakeisti juos reikalingais nukleotidais. Šie fermentai negali pakeisti vienas kito, nes abu turi atlikti skirtingas funkcijas. DNR polimerazės padeda perduoti genetinę informaciją ir bruožus iš vienos kartos į kitą per DNR replikacijos procesą.


Tyrimai

Chromosomos yra nuolatinė informacijos, nukreipiančios ląstelių funkciją, saugykla. Kiekviena chromosoma susideda iš vienos DNR molekulės su daugybe susijusių baltymų. Kiekvieną kartą, kai ląstelė dalijasi, ji turi tiksliai ir visiškai atkartoti DNR kiekvienos chromosomos pagrinde ir iš naujo surinkti baltymus, kurie interpretuoja šį esminį ląstelių planą. Pažymėtina, kad per vidutinį žmogaus gyvenimą šis procesas tiksliai sintezuoja trilijonus mylių DNR. Netiksli, neišsami ar per didelė DNR replikacija gali sukelti ląstelių mirtį, vystymosi sutrikimus ar vėžį. Atsižvelgiant į svarbų vaidmenį, chromosomų dubliavimasis yra kruopščiai suderintas su ląstelių dalijimusi.

Mūsų tyrimai sutelkti į įvykius, vykstančius chromosomų dubliavimosi pradžios taškuose, vadinamuose DNR replikacijos ištakomis. Šios DNR sekos randamos keliose kiekvienos eukariotinės chromosomos vietose ir nukreipia dvikryptės replikacijos mašinų poros arba replisomų, kurios replikuoja DNR abiejose kilmės pusėse, surinkimą. Kiekviena replisoma turi koordinuoti kelių fermentų, įskaitant DNR helikazę, tris DNR polimerazes ir RNR polimerazę, veiklą. Įvykiai, kurie įvyksta ištakose, gali būti suskirstyti į keturis etapus: pradžios parinkimas, helikazės įkėlimas, helikazės aktyvinimas ir replisomos surinkimas. Norint išlaikyti tinkamą chromosomų skaičių, dalijančios ląstelės atskiria kilmės atranką ir helikazės įkėlimą nuo helikazės aktyvavimo ir replisomos surinkimo. Šis atskyrimas užtikrina, kad kiekviena replikacijos kilmė gali inicijuoti replikaciją tik vieną kartą per ląstelių dalijimąsi, užkertant kelią genomo pakartotinumui (1 pav.).


figūra 1

Šešių baltymų kilmės atpažinimo kompleksas (ORC) tarpininkauja pradiniam kilmės DNR sekų atrankai. ORC iš pradžių buvo atrastas besiformuojančiose mielėse Saccharomyces cerevisiae dėl gebėjimo prisijungti prie konservuotos sekos, esančios šio organizmo DNR replikacijos kilmėje. Nors šios vietos yra daugelyje genomo pozicijų, tik pogrupis yra susietas su ORC. Bendradarbiaudami su Davido MacAlpine'o laboratorija (Duke'o universitetas), mes panaudojome genomo masto nukleosomų kartografavimą, norėdami parodyti, kad nukleozomų išeikvotos sritys yra esminis ORC susietų vietų veiksnys (2 pav.). Prisijungęs prie kilmės DNR, ORC nustato tikslią nukleosomų padėtį abiejose kilmės pusėse. Mūsų ankstesni eksperimentai rodo, kad ši padėtis yra labai svarbi helikazės apkrovai. Šiuo metu mes sutelkiame dėmesį į tai, kaip šie nukleozomų išeikvoti regionai yra užkoduoti replikacijos pradžioje ir kaip išdėstytos nukleozomos daro įtaką helikazės įkrovimui ir replikacijos inicijavimui.

2 pav

Kai ląstelės patenka į ląstelių ciklo G1 fazę, ORC įdarbina du kitus helikazės įkrovimo faktorius (Cdc6 ir Cdt1) ir replikacinę DNR helikazę (Mcm2-7 kompleksas) į kilmės DNR. Daugelyje nuo ATP priklausomų įvykių ORC, Cdc6 ir Cdt1 įkelia DNR helikazę į gretimą DNR. Po pakrovimo du žiedo formos heksameriniai Mcm2-7 kompleksai supa dvigubą DNR (dsDNR) kaip dvigubą heksamerą. Nors ir neaktyvūs, šie pakrauti dvigubi heksamerai žymi visas galimas replikacijos pradžią ir yra pasirengę dvikrypčiai inicijuoti.

Mes išsamiai ištyrėme helikazės pakrovimo ATP kontrolę. Cdc6, ORC ir Mcm2-7 ATPazės mutantų analizė atskleidžia skirtingus kiekvieno baltymo vaidmenis. Mcm2-7 ATP surišimas ir hidrolizė pirmiausia yra atsakingi už ATP reikalavimą pakrauti helikazę. Nors Cdc6 ATP hidrolizės mutantai taip pat prisideda prie helikazės apkrovos, ši funkcija pirmiausia yra susijusi su Mcm2-7 kompleksų, kurių nepavyksta įkelti, išleidimu. ORC ATP hidrolizė nebūtina norint įkrauti helikazę, tačiau ji svarbi keliems Mcm2-7 pakrovimo etapams ir yra būtina in vivo.

Naujausiuose mūsų tyrimuose naudojami vienos molekulės metodai, skirti spręsti baltymų dinamiką helikazės pakrovimo metu ir suteikti įžvalgų apie mechanizmus, kurie nustato dvikryptę replikacijos inicijavimą (3 pav.). Bendradarbiaudami su Jeffo Gelleso laboratorija Brandeiso universitete, sukūrėme metodus, leidžiančius stebėti kelių helikazę įkraunančių baltymų ryšį su DNR, naudojant kolokalizacijos vienos molekulės spektroskopiją (CoSMoS). Mūsų tyrimai atskleidžia, kad nuoseklus dviejų Mcm2-7 helikazių įkėlimas į dvigubą heksamerą apima užsakytą skirtingų Cdc6 ir Cdt1 molekulių surišimą ir išleidimą. Priešingai, tik viena ORC molekulė nukreipia abiejų helikazių įkėlimą į dvigubą heksamerą. Vienos molekulės fluorescencinio rezonanso energijos perdavimo (FRET) Mcm-Mcm sąveikos aptikimas rodo, kad dvigubas heksameras susidaro greitai po antrosios helikazės atvykimo. Kartu mūsų tyrimai rodo, kad skirtingi mechanizmai įkelia pirmąją ir antrąją helikazę į kiekvieną dvigubą heksamerą ir užtikrina, kad jie būtų galvos formos, reikalingos vėlesniam dvikryptiniam iniciavimui. Mes plečiame šiuos tyrimus, kad galėtume stebėti papildomus įvykius helikazės pakrovimo metu ir tirti mutantinius helikazės pakrovimo baltymus, kad gautume įžvalgų apie daugybę naujų helikazės įkėlimo žingsnių, kuriuos atskleidėme.

Mcm2-7 dvigubo heksamero apkrovos nuo galvos iki galvos modelis parodytas 3 paveiksle. ORC atpažįsta kilmės DNR ir suriša Cdc6. Šis kompleksas įdarbina Mcm2-7 helikazę, susietą su Cdt1, surišdamas C-galinius regionus. Nuosekliai išleidus Cdc6 ir Cdt1, įkraunama pirmoji Mcm2-7 helikazė. Po to, kai ORC suriša antrąjį Cdc6, dviejų Mcm2-7s N-galinių domenų sąveika įdarbina antrąją helikazę. Atvykus antrajam „Mcm2-7“, išleidžiamas „Cdc6“, po to-„Cdt1“ ir „ORC“. Šio mechanizmo rezultatas yra dviejų helikazių įkėlimas priešingomis kryptimis, kurios yra pasirengusios dvikrypčiai replikacijai inicijuoti.

3 pav

Modifikuota iš Ticau ir kt. (2015 m.)

Mcm2-7 kompleksai, įkelti į kilmės DNR G1 metu, suaktyvinami tik įėjus į ląstelių ciklo S fazę. Norint suaktyvinti helikazę, reikia veikti nuo Dbf4 priklausomą Cdc7 kinazę (DDK) ir nuo S fazės priklausomą nuo ciklino kinazę (S-CDK). Šios kinazės skatina helikazę aktyvuojančių faktorių Cdc45 ir GINS verbavimą, sudarant Cdc45-Mcm2-7-GINS (CMG) aktyvuotą helikazę. Be helikazės aktyvavimo, ląstelė turi surinkti likusią DNR replisomą, įskaitant tris replikacines DNR polimerazes, kurios yra skirtos pirmaujančios grandinės (Pol ε) arba atsiliekančios grandinės (Pol α / primazės, Pol δ) sintezei.

Mes naudojome tyrimus, kurie apibendrina nuo kilmės priklausomą replikacijos pradžią, kad nustatytume, jog DDK ir S-CDK sukelia skirtingus ir nuoseklius įvykius helikazės aktyvavimo metu ir kad DDK yra aktyvus prieš S fazę ankstyvoje replikacijos pradžioje. Analizuodami replisomų surinkimą, mes nustatėme, kad pirmaujanti DNR polimerazė yra įdarbinta prieš atsiliekančias grandines. Ši įvykių tvarka užtikrina, kad prieš bet kokią RNR pradmenų sintezę yra pagrindinės DNR polimerazės, kad ji galėtų pailginti pirmuosius pradmenis.

Mes panaudojome šį replikacijos testą, kad suprastume Mcm2-7 funkcijas replikacijos inicijavimo metu. Nors daugelis mūsų tirtų Mcm2-7 ATPazės motyvų mutacijų buvo pakenktos helikazės pakrovimui, šių mutantų kompleksų pogrupyje buvo tik nedideli defektai. Šių mutantų analizė replikacijos inicijavimo tyrime atskleidė CMG komplekso susidarymo defektus, o tai rodo specifinių Mcm2-7 ATPazės motyvų vaidmenį helikazės aktyvavime. Mes taip pat bendradarbiavome su Erico Enemarko laboratorija (Šv. Jude vaikų tyrimų ligoninė), norėdami parodyti, kad naujai identifikuotas vienos grandinės DNR surišimo domenas N-galiniame Mcm2-7 regione taip pat yra susijęs su helikazės aktyvavimu. Įdomu tai, kad šios sąveikos poliškumas numato lengvatinį prisijungimą prie vienos grandinės DNR, kurią Mcm2-7 kompleksas supa apsisukimo metu. Šis stebėjimas rodo mechanizmą, pagal kurį Mcm2-7 išlaiko perkeliamą grandinę centriniame kanale Mcm2-7 pereinant nuo dvigrandę supančios prie vienos grandinės DNR. Mes ir toliau naudojame šiuos tyrimus, kad gautume įžvalgų apie replikacijos inicijavimo mechaniką, ir atliekame šių įvykių vienos molekulės tyrimus.


DNR replikacija

DNR replikuojasi pusiau konservatyviu metodu, kai kiekviena iš dviejų pirminių DNR grandžių veikia kaip naujos DNR sintezės šablonas. Po replikacijos kiekviena DNR turi vieną tėvinę arba „senąją“ grandinę ir vieną dukterinę arba „naują“ grandinę.

Replikacija eukariotuose prasideda keliose replikacijos vietose, o prokariotuose replikacija prasideda nuo vienos replikacijos pradžios. DNR atidaroma fermentais, todėl susidaro replikacijos šakutė. Primase sintezuoja RNR pradmenį, kad pradėtų sintezę DNR polimeraze, kuri gali pridėti nukleotidus tik viena kryptimi. Viena grandinė nuolat sintezuojama replikacijos šakutės kryptimi, tai vadinama pagrindine grandine. Kita grandinė yra sintezuojama kryptimi, nutolusia nuo replikacijos šakutės, trumpais DNR ruožais, žinomais kaip Okazaki fragmentai. Ši kryptis yra žinoma kaip atsiliekanti kryptis. Pasibaigus replikacijai, RNR pradmenys pakeičiami DNR nukleotidais ir DNR uždaroma DNR ligaze.

Eukariotinių chromosomų galai kelia problemų, nes polimerazė negali jų išplėsti be pradmenų. Telomerazė, fermentas, turintis įmontuotą RNR šabloną, išplečia galus, nukopijuodamas RNR šabloną ir pailgindamas vieną chromosomos galą. Tada DNR polimerazė gali išplėsti DNR, naudodami pradmenį. Tokiu būdu yra apsaugoti chromosomų galai. Ląstelės turi DNR taisymo mechanizmus, kai ji sugadinama arba padaromos replikacijos klaidos. Šie mechanizmai apima neatitikimo taisymą, siekiant pakeisti nukleotidus, kurie yra suporuoti su nekomplementariu pagrindu, ir nukleotidų pašalinimo taisymą, kuris pašalina pažeistas bazes, tokias kaip timino dimeriai.


DNR metiltransferazės aktyvumo vaidmuo gydant kokainą ir pašalinant pelių branduolį

Anti Kalda, Tartu universiteto Biomedicinos ir transliacinės medicinos instituto Farmakologijos katedra, Ravila 19, Tartu 50411, Estija.

Farmakologijos katedra, Biomedicinos ir vertimo medicinos institutas, Tartu universitetas, Estija

Farmakologijos katedra, Biomedicinos ir vertimo medicinos institutas, Tartu universitetas, Estija

Farmakologijos katedra, Biomedicinos ir vertimo medicinos institutas, Tartu universitetas, Estija

Tartu universiteto Chemijos institutas, Estija

Chemijos institutas, Tartu universitetas, Estija

Farmakologijos katedra, Biomedicinos ir vertimo medicinos institutas, Tartu universitetas, Estija

Chemijos ir biotechnologijų institutas, Talino technologijos universitetas, Estija

Tartu universiteto Biomedicinos ir transliacinės medicinos instituto Farmakologijos katedra, Estija

Farmakologijos katedra, Biomedicinos ir vertimo medicinos institutas, Tartu universitetas, Estija

Anti Kalda, Farmakologijos katedra, Tartu universiteto Biomedicinos ir vertimo medicinos institutas, Ravila 19, Tartu 50411, Estija.

Abstraktus

Vis daugiau pranešimų pateikė esminių įrodymų, kad epigenetiniai pakeitimai, tokie kaip DNR metilinimas, gali būti susiję su psichostimuliatorių sukeltų stabilių pokyčių inicijavimu ir nustatymu ląstelių lygiu, koordinuojant genų tinklų raišką, o tai pasireiškia kaip ilgalaikis elgesio elgesys. pokyčius. Šiame tyrime įvertinome DNR metiltransferazių (DNMT) fermentų aktyvumą po gydymo kokainu ir nutraukimo metu. Be to, ištyrėme, kaip genetinis ar farmakologinis DNMT slopinimas pelės branduolyje (NAc) veikia kokaino sukelto elgesio jautrinimo indukciją ir ekspresiją. Mūsų rezultatai parodė, kad po nutildymo Dnmt3a kokaino sukeltos jautrinimo indukcijos fazėje NAc sumažėja bendras DNMT aktyvumas, neigiamai koreliuojantis su elgesio jautrinimu. Sumažintas Dnmt3a mRNR šiame etape buvo didžiausias veiksnys, mažinantis DNMT aktyvumą. Kokaino nutraukimas ir iššūkio dozė padidino DNMT aktyvumą NAc, kuris buvo susijęs su elgesio jautrumo išraiška. Ilgalaikis selektyvus Dnmt3a transkripcijos slopinimas NAc nepakeitė DNMT aktyvumo ar kokaino sukelto elgesio jautrumo išraiškos. Tačiau dvišalė nespecifinio DNMT inhibitoriaus (RG108) injekcija NAc viduje nutraukus kokaino vartojimą sumažino DNMT aktyvumą NAc ir turėjo nedidelį poveikį kokaino sukelto elgesio jautrinimo išraiškai. Taigi gydymas kokainu ir jo nutraukimas yra susijęs su dvifaziais DNMT aktyvumo pokyčiais NAc, o elgesio jautrumo išraiška mažėja neselektyviai slopinant DNMT, bet ne selektyviai slopinant Dnmt3a.


Lytinis ciklas

Lizinis ciklas yra replikacijos procesas, kurį bakterijos ląstelėje atlieka virusas. Šiame straipsnyje aptariami veiksmai, padedantys suprasti šį procesą.

Lytinis ciklas yra viruso replikacijos procesas bakterijos ląstelėje. Šiame straipsnyje aptariami žingsniai, padėsiantys suprasti šį procesą.

Virusinis dauginimasis vyksta dviem ciklais, ty lizogeniniu ir liziniu ciklu. Manoma, kad pastarasis yra pagrindinis viruso replikacijos metodas, nes dėl to sunaikinama užkrėsta bakterinė ląstelė. Šis ciklas lemia ląstelių lizę, ty ląstelės suskaidymą, taigi ir pavadinimą. Šiame straipsnyje trumpai išmoksime jo žingsnius.

Kas yra Lytinis ciklas?

Ar norėtumėte parašyti mums? Na, mes ieškome gerų rašytojų, norinčių skleisti žinią. Susisiekite su mumis ir mes pasikalbėsime.

Apibrėžimas teigia, kad virulentiški fagai yra tie, kurie gali daugintis tik bakterijų ląstelėse. Gyvenimo ciklo pabaigoje jie sukelia ląstelių lizę, kuri žudo bakteriją šeimininkę. Virusai, užkrečiantys bakterijas, vadinami bakteriofagais. Dažniausi bakteriofago pavyzdžiai yra T4 ir lambda fagas. Abu šie fagai gali užkrėsti bakteriją Escherichia coli (E. Coli). Fagai yra privalomi tarpląsteliniai parazitai, kaip ir kiti virusai, ir jiems daugintis reikia ląstelės šeimininkės. T4 fagas kartojasi lytinio ciklo metu, o tai galiausiai sukelia ląstelės šeimininkės mirtį. Lambda fagas dauginasi naudojant lizogeninį ciklą, dėl kurio ląstelės šeimininkės nemiršta. Yra penki lizinio ciklo etapai, ir jie paaiškinti tolesnėse pastraipose, kaip pavyzdį naudojant T4 fagą.

Procesas

Bakteriofagas dauginasi naudodamas lizinį ciklą kaip dauginimosi būdą. Penki jo dauginimosi etapai yra pritvirtinimas, įsiskverbimas, biosintezė, surinkimas ir paleidimas. Sužinokime apie šiuos veiksmus išsamiai.

  1. Priedas:
    T4 fagas turi sudėtingą struktūrą su keliais uodegos pluoštais. Šie pluoštai padeda prisirišti prie viruso prie E. coli ląstelės sienelės prie papildomų receptorių ląstelių. Prisijungus, tarp receptorių vietos ir prisirišimo susidaro silpni cheminiai ryšiai, kurie padeda virusui prilipti prie ląstelės šeimininkės.
  2. Skverbtis:
    Kai T4 fagas yra prijungtas prie bakterinės ląstelės, jis įšvirkščia savo dvigubos DNR (arba vienos grandinės RNR, priklausomai nuo fago tipo) į E. coli ląstelę. T4 fagas išskiria fermentus, kurie silpnina bakterijos ląstelių sienelę. Tai padeda suleisti viruso genetinę medžiagą, prispaudžiant jo apvalkalą prie ląstelės. Tuščias kapsidas arba viruso kūnas lieka bakterijų ląstelėje. Kai kurie fagų tipai nepažeisti patenka į šeimininko ląstelę ir ištirpina jų kapsidą šeimininko viduje. Šis procesas vadinamas padengimu.
  3. Biosintezė:
    Šeimininko baltymų sintezė sustoja, kai šeimininko DNR suardo infekcinis virusas. Virusinė DNR pradeda trukdyti transkripcijai ir šeimininko DNR transliacijai. T4 fagas naudoja šeimininko nukleotidus, kad replikuotų savo DNR. Jis taip pat naudoja šeimininko ribosomas, fermentus ir amino rūgštis savo fermentams ir baltymams sintezuoti. Biosintezės metu ląstelės šeimininkės viduje nėra pilnų fagų. Taigi šis etapas yra žinomas kaip užtemimo laikotarpis.
  4. Surinkimas:
    Ląstelėje šeimininkėje yra daug virusinių komponentų. Tada jie sujungiami į pilnus virusus. Baltymai, koduojami fago DNR atveju, esant T4 fagui, veikia kaip fermentai, naudojami naujų fagų statybai. Šeimininko metabolizmas naudojamas fagų surinkimui, todėl bakterijų ląstelė prisipildo naujų virusų. Lėtai kapsidai surenkami ir DNR supakuojama galvoje. Galiausiai uodegos pluoštai yra pritvirtinti prie sudėtingos virusinės struktūros.
  5. Išleisti:
    Virusai išsiskiria iš šeimininko ląstelės po to, kai susirenka nauja viruso dalelė. Fagas gamina fermentą, kuris skaido bakterijų ląstelių sienelę iš vidaus ir leidžia patekti skysčiui. Ląstelė prisipildo naujų fagų ląstelių (apie 100-200) ir skysčių, sukeliančių ląstelių lizę, taip užbaigiant ciklą. Išsiskyrę fagai gali užkrėsti daugiau ląstelių šeimininkų ir tęsti procesą.

Lytinio ciklo procesas

Sprogimo laikas skaičiuojamas nuo to laiko, kai fagas yra prijungtas prie ląstelės, iki ląstelės šeimininkės lizės ir naujų fagų išsiskyrimo. Bendras sprogimo laikas yra apie 20-40 minučių. Virusų, kurie išsiskiria iš ląstelės sprogimo metu, skaičius vadinamas sprogimo dydžiu. Sprogimo dydis gali skirtis nuo 50-200 fagų.

Susijusios žinutės

Litiniai ir lizogeniniai ciklai yra keičiami viruso dauginimosi metodai. Panašus ir kartais painus supratimas apie šių dviejų ciklų skirtumą daugiausia priklauso nuo kiekvieno iš jų tyrimo atskirai.

Anglis yra bene svarbiausias elementas Žemės planetoje. Jo gyvybingumą dar kartą patvirtina anglies ciklas. Šiame „BiologyWise“ straipsnyje pateikiama jo schema ir išsamus paaiškinimas, kuris padės

Ameba yra viena iš paprasčiausių būtybių, egzistuojančių nuo gyvybės pradžios Žemėje. Dėl savo priešistorinio egzistavimo svarbu ištirti amebos gyvavimo ciklą, ir sveiki


Faktų lapas: DNR-RNR baltymas

Iš esmės visi planetos organizmai turi labai panašius mechanizmus, kuriais jie tvarko savo genetinę informaciją ir naudoja ją ląstelės statybiniams blokams kurti. Organizmai saugo informaciją kaip DNR, išleidžia arba perneša informaciją kaip RNR ir paverčia informaciją į baltymus, kurie atlieka daugumą ląstelių funkcijų (pavyzdžiui, kai kurie baltymai taip pat pasiekia ir valdo DNR biblioteką). Ši „centrinė molekulinės biologijos dogma“ yra labai supaprastintas modelis, tačiau naudingas sekant informacijos srautą biologinėse sistemose. Tarp pagrindinių savybių:

1. DNR yra visų ląstelinių organizmų genetinė medžiaga.

Dezoksiribonukleorūgštis (DNR) yra paveldima materiali medžiaga. Visi ląsteliniai organizmai naudoja DNR savo genetinei informacijai užkoduoti ir saugoti. DNR yra cheminis junginys, panašus į ilgą grandinę, kurios grandinės grandis sudaro atskiri cheminiai vienetai, vadinami nukleotidais. Patys nukleotidai turi tris komponentus: cukrų (dezoksiribozę), fosfatą ir nukleobazę (dažnai vadinamą baze).

Bazės yra keturių cheminių formų, žinomų kaip adeninas, citozinas, guaninas ir timinas, kurios dažnai tiesiog sutrumpinamos kaip A, C, G ir T. Bazių tvarka arba „seka“ koduoja informaciją DNR.

Visi gyvi organizmai saugo DNR saugioje, stabilioje, dvipusėje formoje: garsiojoje „dviguboje spiralėje“, kurioje dvi DNR grandinės (dar žinomos kaip grandinės) apvynioja viena kitą. Dvi DNR grandinės yra išdėstytos taip, kad vienos bazės sutampa su kitos bazėmis. Cukraus ir fosfato komponentai eina į išorę kaip išlenkti bėgiai, o suderinti pagrindai sudaro į kopėčias panašius bėgius centre. (Pastaba –, kai kurių virusų genetinė medžiaga yra vienos DNR grandinės pavidalu).

Dėl bazių formos ir krūvio A silpnai jungiasi prie T, o C - silpnai. A vienoje sruogoje yra T kitoje, kai vienoje sruogoje yra C, kitoje yra G. Šios „bazinio susiejimo“ taisyklės yra raktas į supratimą, kaip DNR neša informaciją ir yra nukopijuojama į naują DNR grandinę (ląstelė turi nukopijuoti savo DNR, prieš pasidalydama į dvi ląsteles). Kai organizmai kopijuoja savo genomus, fermentai atskiria dvi dvigubos spiralės sruogas, atitraukdami suporuotas bazes. Kiti fermentai pradeda naujas DNR grandines, naudodamiesi bazinio susiejimo taisyklėmis, kad sukurtų naują veidrodinį vaizdą iš kiekvienos pradinės grandinės. Klaidos šiame procese gali sukelti mutacijų (genomo sekos pokyčiai tarp kartų). Daugelis organizmų turi klaidų tikrinimo mechanizmus, kurie nuskaito naujai replikuotą DNR, ar nėra klaidų, ir jas ištaiso, taip labai apribodami mutacijų, atsirandančių dėl replikacijos klaidų, skaičių.

2. RNR „neša“ informaciją
DNR saugo informaciją, bet paprastai jos aktyviai netaiko. DNR ne padaryti dalykų. Norėdami išgauti informaciją ir patekti į vietą, kurioje yra ląstelių mašinos, galinčios vykdyti nurodymus (paprastai baltymo brėžiniai, kaip matysime toliau), DNR kodas yra „perrašomas“ į atitinkamą seką „nešiklio“ molekulėje. vadinama ribonukleino rūgštimi arba RNR. DNR dalys, kurios yra perrašomos į RNR, vadinamos “genais ”.

DNR yra transkribuojama į RNR

RNR yra labai panaši į DNR. Ji panaši į ilgą grandinę, kurios grandines sudaro atskiri nukleotidai. RNR nukleotidus, kaip ir DNR, sudaro trys komponentai: cukrus, fosfatas ir bazė. RNR cukrus yra ribozė, o ne stabilesnė DNR deksiribozė, todėl RNR tampa lankstesnė ir mažiau patvari.

Kaip ir DNR, taip ir RNR bazėse yra keturios cheminės formos, o informacija RNR yra užkoduota tokia seka, kokia yra išdėstytos šios bazės. Kaip ir DNR, RNR randamas adeninas (A), citozinas (C) ir guaninas (G). Tačiau RNR uracilas (sutrumpintai U) užima timino (T) vietą (jungiklis suteikia RNR tam tikrų ypatingų savybių, kurių čia nenagrinėsime, nes ji tampa mažiau stabili nei DNR). Ląstelės gamina RNR pranešimus, panašius į DNR replikaciją. DNR grandinės yra atskiriamos transkribuojamo geno vietoje, o fermentai sukuria pasiuntinio RNR iš DNR bazių sekos pagal bazių poravimo taisykles.

3. Ląstelėje pagamintos RNR molekulės yra naudojamos įvairiai.

Mūsų tikslams čia yra trys pagrindiniai RNR tipai: pasiuntinio RNR, ribosomų RNR ir perdavimo RNR. Messenger RNR (mRNR) pateikiama baltymų gamybos instrukcija. Baltymai, kaip ir DNR, yra polimerai: ilgos grandinės, surinktos iš surenkamų molekulinių vienetų, kurie baltymų atveju yra aminorūgštys. Didelė molekulinė mašina*, vadinama ribosoma, verčia mRNR kodą ir surenka baltymus. Ribosomos nuskaito mRNR pranešimą trimis raidėmis „žodžiais“, vadinamais kodonais, kurie reiškia specifines aminorūgštis arba nurodymą sustabdyti baltymo gamybą. Kiekvienas galimas trijų raidžių A, C, U, G išdėstymas (pvz., AAA, AAU, GGC ir kt.) Yra specifinis nurodymas, o šių nurodymų ir amino rūgščių atitikimas yra žinomas kaip „genetinis kodas“. Nors yra kodo išimčių ar variantų, standartinis genetinis kodas galioja daugelyje organizmų.

Ribosomos yra visuose ląstelių organizmuose ir yra neįtikėtinai panašios savo struktūra ir funkcijomis visą gyvenimą. Tiesą sakant, didžiulis ribosomų panašumas visame gyvenime yra vienas iš įrodymų, kad visa planetos gyvybė yra kilusi iš bendro protėvio.

*Biologai dažnai „mašinomis“ vadina baltymus, ypač didelius baltymų kompleksus, kurie juda, sukasi, sverto arba paprastai naudoja energiją darbui atlikti. Biologai nereiškia, kad tokios molekulės yra sukurtos. „Mašina“ yra naudinga tokių funkcijų metafora, paprastesnė ir labiau apšviečianti nei „didelių molekulių kompleksas, kuris chemiškai saugomą energiją paverčia judančiomis dalimis“.

4. Ribosomos gamina baltymus, naudodamos ribosomų RNR (rRNR).
Ribosoma skaito instrukcijas, esančias ląstelės pasiuntinių RNR molekulėse, ir iš šių mRNR sukuria baltymus, chemiškai sujungdama aminorūgštis (tai yra statybiniai baltymų blokai) mRNR nustatyta tvarka. Messenger RNR molekulės yra ilgesnės nei užkoduotos baltymų sekos instrukcijos ir apima nurodymus ribosomai „pradėti“ ir „sustabdyti“ baltymo kūrimą. Bet kuriame konkrečiame organizme gali būti nuo šimtų iki tūkstančių iki dešimčių tūkstančių skirtingų mRNR, kurios lemia skirtingus baltymus. Formų ir funkcijų įvairovę organizmuose didžiąja dalimi lemia pagaminti baltymų tipai, taip pat reguliavimas, kur ir kada šie baltymai gaminami.

Ribosoma, paverčianti mRNR į baltymus, yra didelė ir sudėtinga. Jame yra daugiau nei penkiasdešimt baltymų (tikslus skaičius skiriasi priklausomai nuo rūšies) dviejuose pagrindiniuose subvienetuose (paprastai žinomuose kaip didelis ir mažas subvienetas). Be baltymų, kiekvienas subvienetas apima specialias RNR molekules, žinomas kaip ribosomų RNR (rRNR) nes jie veikia ribosomose. Juose nėra nurodymų, kaip pagaminti konkretų baltymą (t. Y. Jie nėra pasiuntiniai RNR), bet yra neatskiriama ribosomų mechanizmo dalis, naudojama baltymams gaminti iš mRNR. Daugiau informacijos apie ribosomų RNR rasite čia. Informacijos apie tai, kaip naudojame ribosomų RNR sekas evoliucijos tyrimuose ir aplinkos mėginių ėmimą, rasite čia.

Ribosomos tiesiogiai neskaito instrukcijų, esančių mRNR - joms reikia pagalbos iš kito tipo RNR ląstelėse. Perkelti RNR (tRNR) susieti amino rūgštis su jų RNR kodais. Manoma, kad kiekvienas kodonas turi būti paverstas arba tam tikra baltymo aminorūgštimi, arba tam tikra ribosomos instrukcija (pvz., Pradėti, sustabdyti, pristabdyti ir tt). Viename gale perdavimo RNR pateikia trijų bazių kodoną. Kita vertus, jis sugriebia atitinkamą amino rūgštį. Perkelkite RNR „skaito“ arba „išverčia“ pasiuntinio RNR per bazių poravimą, cheminį A pritraukimą T ir C, kaip ir RNR seka yra „transkribuojama“ iš DNR bazių poravimo būdu. Ribosoma veikia kaip milžiniškas gnybtas, sulaikantis visus žaidėjus savo pozicijoje ir palengvinantis bazių susiejimą tarp pasiuntinio ir perdavimo RNR bei cheminį ryšį tarp aminorūgščių. Baltymų gamyba skaitant mRNR instrukcijas paprastai vadinama „vertimu“.

mRNR paverčiama baltymu

Šį dokumentą parengė „microBEnet“. Jį parašė Jonathanas Eisenas, redagavo Davidas Coilis ir Elizabeth Lester su Hal Levin atsiliepimais.


25.1: DNR replikacija – biologija

Nepertraukiamos ir nenutrūkstamos DNR sintezės scheminis pristatymas

Pratęsimas RNR pradmenys atsiranda pridėjus nukleotidų 3' abiejų galų DNR sruogų vienu metu, kad augimas įvyktų abiejose 5'3' kryptis tik. Šioje schemoje replikacijos šakutė (RF) rodomas kaip atidaromas į dešinę. Ant apatinės pirmaujantis kryptis, sintezė yra tęstinis nes singlo pratęsimas RNR gruntas atsiranda be pertrūkių į replikacijos šakutę, nes ir toliau atsidaro į dešinę. Viršutiniame atsilikęs kryptis, sintezė yra nepertraukiamas, nuo naujos RNR gruntai turi būti pridėta, nes atidarius replikavimo šakutę ir toliau bus rodomas naujas šablonas. Tai sukuria atjungtų Okazaki fragmentų seriją.

Šioje diagramoje atkreipkite dėmesį, kad "paliko'ir'teisingai', ir 'viršuje'ir'apačioje“yra savavališki: molekulę galima apversti vertikaliai arba horizontaliai. Tik 5'-3' fiksuota dviejų sruogų orientacija. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad schemoje pavaizduotas bet kurios grandinės išplėtimas, vykstantis kaip du atskiri procesai, atskirti nuo RF. Iš tiesų, DNR sintezė vyksta kaip vienas procesas, apimantis dimerinę polimerazės molekulę, esančią RF.


DNR replikacija (pagrindinė informacija)

Ši animacija parodo, kaip viena dvigrandės DNR molekulė nukopijuojama į dvi dvigrandės DNR molekules.

DNR replikacija apima fermentą, vadinamą helikaze, kuris išvynioja dvigrandę DNR. Kiti fermentai nukopijuoja kiekvieną iš dviejų grandinių. Viena kryptis kopijuojama nuolat. Kita kryptis nukopijuojama į skyrius. Galutinis rezultatas yra dvi dvigubos DNR molekulės.

Ši animacija atgaivina procesą, parodydama trimatį susijusių molekulių vaizdą. Priklausomai nuo mokinių kilmės, gali būti naudinga pristabdyti animaciją įvairiuose taškuose, kad būtų galima atpažinti molekules ir apibūdinti jų sąveiką.

Išsami informacija

bazė, helikazė, nukleorūgštis, nukleotidas, grandinė

Išteklius licencijuotas pagal „Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International“ licenciją. Nesuteikiamos teisės naudoti HHMI arba BioInteractive pavadinimus ar logotipus nepriklausomai nuo šio šaltinio arba jokiuose išvestiniuose darbuose.


Žiūrėti video įrašą: Replikacija DNA i dioba stanice prevedeno na hrvatski (Gruodis 2022).