0000015 3

Otrtt/TAM

C)    wstawianie nowych nukleotydów oraz korekta popełnionych błędów, czyli etap elongacji. Dobudowywanie nowych nukleotydów wcale nic jest takie proste, ponieważ:

a)    matryca musi zostać dokładnie odczytana. Zapewnia to złożona struktura przestrzenna poi i mc raz DNA:

b)    w otoczeniu powinna być odpowiednia ilość nukleotydów;

c)    synteza nowej nici jest silnie endocrgiczna, co wymaga posiadania „wygodnego" źródła energii. Dlatego też do clongacji łańcucha nukleotydowcgo używane są trifosforany nukleozydów (por. Ryc. 11):

d)    wierność kopiowania wymaga, aby synteza nowych nici zawsze przebiegała w jednym kierunku. Rzeczywiście, wszystkie klasy polimeraz DNA (jest ich kilka, ale ich podział możesz sobie spokojnie podarować) katalizują jedynie dołączanie nowego nukleotydu do wolnego końca 3’-OH istniejącej nici. w związku z czym. wydłuża się ona zawsze w kierunku 5’ —» 3’ (odczytywanie matrycy przebiega zaś w kierunku 3’—> 5’). Ponieważ nici w cząsteczce DNA są antyrównolcgłc, tylko jedna z nich umożliwia ciągłą syntezę nowego łańcucha polinuklcotydowcgo (stąd określenia — nić prowadząca albo pasmo

kodujące; por. koniecznie CZĘŚĆ: MOLEKULARNE PODŁOŻE.....ROZDZ: 8.2

oraz Ryc. 55 tamże). Na drugiej nici (nazywanej opóźnioną albo pasmem matrycowym) tworzone są tzw. fragmenty Okazaki. liczące 100—1000 nukleotydów. Niesamowita wierność syntezy nowych nici wynika z:

—    zasady komplemcntarności — o tym. czy włączany nuklcotyd jest prawidłowy, decyduje możliwość utworzenia przez niego wiązań wodorowych z komplementarną zasadą matrycy;

—    przestrzennego dopasowania do centrum aktywnego tylko odpowiednio sparowanych par zasad;

—    kontrolowania ostatnio włączonego nukleotydu przez towarzyszącą replikazie specjalną egzonukleazę 3*—» 5’. W przypadku, gdy cząsteczka ta stwierdzi nie regularność sparowania ostatniej pary zasad, nowo włączony nuklcotyd jest usuwany.

Inicjacja i elongacja DNA jest u eukariontów zasadniczo podobna do modelu prokario-tycznego. Różnice wynikają głównie z obecności białek histonowych i nieco innej konstrukcji systemów enzymatycznych.

D)    zakończenie, czyli terminacja replikacji. Jeśli przyjrzałeś się Ryc. 12 A i 12 B. łatwo dostrzegłeś, że rozwierające się oczko rcplikacyjne pozwala na tworzenie się dwóch widełek rcplikacyjnych przesuwających się w dwóch kierunkach. W kolistej cząsteczce DNA E. coli elongacja kończy się. gdy w idełki (zarówno te przesuwające się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jak i przeciwnie) dotrą do miejsca terminacji (sekwencje ter), znajdującego się mniej więcej po przeciwnej stronie miejsca inicjacji (por. Ryc. 12 A). Jednakże zanim powstanie nowa cząsteczka DNA, trzeba jeszcze usunąć primery (powstaje ich szczególnie dużo na nici opóźnionej; por. Ryc. 13). U E. coli dokonuje tego wspomniana już polimera-za Kornbcrga. Brakujące odcinki są następnie uzupełniane przez odpowiednie polimcrazy DNA. Ostatecznym krokiem jest połączenie dwóch nukleotydów przylegających fragmentów, wskutek czego powstaje jedna, ciągła nić (reakcje te katalizują ligazy DNA).

DNA jądrowe wszystkich eukariontów funkcjonuje w postaci bardzo długich cząsteczek o charakterze liniowym (por. ROZDZ: 4). Jednocześnie wiadomo, że podwojenie ilości DNA musi zostać zrealizowane w jakimś ..sensownym" odcinku czasu. U Procaryota sprawa jest dość prosta — niewielką, kolistą cząsteczkę DNA można powielić startując z jednego miejsca inicjacji. U Eucaryota trwałoby to zbyt długo, dlatego ich DNA ma wiele miejsc inicjacji replikacji „uruchamianych' niemal jednocześnie. Odcinek DNA z własnym miejscem inicjacji, replikowany jako samodzielna jednostka, nazywamy replikonem. W związku z tym można powiedzieć, że nroka-iiontv mają tylko icden rcplikon. podczas pdv w komórce eukariotycznej jest ich wiele. Tak więc

PODSTAWOWĄ JEDNOSTKĄ REPLIKA CYJNĄ JEST REPU KON

1 5' & o

*    er

i!

MS

>>

*

c ^

£

i S 3’

5'

3’

3’

5*

5’

3'

3'    5’

OL

UJ

I

5'    3’

3*

5'

nowo powstające nowo powstające DNA (problem —    DNA (brak problemu

synteza nieciągła)    — synteza ciągła)

5'

3'

3'    5*

ti D 0

□

5’    3’

3’

5’

3’ 5’		3’	i	> kierunek syntezy nowej nici
U [
				fragment Okazaki
1			[	puste miejsce po primerze
05' 3'		5’	[	uzupełnione miejsce

13. Potencjalne skracanie liniowych cząsteczek potomnego DNA: a — końcowy odcinek dwuniciowego DNA (w uproszczeniu przyjmij, że widoczny jest jeden rephkon). b — synteza nowych nici, dla nas ważna jest temz nowo powstająca md w cząsteczce z lewej strony, poniew aż pnmer ostatniego fragmentu Okazaki zajmuje położenie terminalne, c — usuwanie starterowego RNA (pnmerów), d — dobudowy • wanie przez pohmerazy DNA brakujących fragmentów i łączenie ich w jedruj całość przez ligazy. Zwróć uwagę na znak zapytania w jednej z nowo powstałych cząsteczek. Symbolizuje on brak możliwości zsyn-tetyzowarua tego odcinka przez replikazę.

29