Основные функции ферментов репликации

 •ДНК-топоизомеразы - ферменты изменяющие степень сверхспирализации ДНК, путем внесения одноцепочечных или 2хцепочечных разрывов в ДНК.

•ДНК-хеликаза – фермент разделяющий цепи 2хцеп ДНК на одинарные цепи.

. •ДНК-праймаза — это фермент РНК-полимераза, синтезирующий короткий фрагмент РНК, наз праймером, комплементарный 1цеп матрице ДНК.

•ДНК-полимеразы - ферменты катализирующие синтез дочерних цепей на матрице ДНК по принципу комплементарности.

 •ДНК-лигаза – фермент катализирующий сшивание 1цеп фрагментов ДНК.

 Топоизомеразы  

ДНК-топоизомеразы, находясь перед репликативной вилкой, разрезают молекулу ДНК для облегчения ее расплетания и раскручивания молекулы ДНК, после чего непрерывность ее восстанавливается. По механизму действия топоизомеразы делятся на два типа:

Топоизомераза I путём одноцепочечного разрыва создает шарнир, вокруг которого молекула ДНК, находящаяся перед вилкой, может свободно

вращаться. Это снимает механическое напряжение, возникающее при раскручивании двух цепей в репликативной вилке, что является необходимым условием для её непрерывного движения. Топоизомераза I уменьшают число сверхвитков в ДНК на единицу за один акт.

Топоизомераза II вносит временные разрывы в обе комплиментарные цепи ДНК, пропускает двухцепочечный сегмент той же самой или другой мол ДНК через разрыв, а затем соединяют разорванные концы. В результате за один акт снимаются два сверхвитка.

Хеликазы – ферменты, способные расплетать две комплементарные нити в ДНК с использованием энергии, полученной при гидролизе АТФ. У бактерий имеется две хеликазы – хеликаза Rep и хеликаза DnaB. Считается, что хеликаза, движимая гидролизом АТФ, однонаправленно «едет» по одной из цепей ДНК, расплетая перед собой двойную спираль.

Хеликаза Rep продвигается от 3'-конца к 5'-концу цепи ДНК, служащей матрицей для ведущей цепи ДНК. 

Хеликаза DnaB продвиг по противоположной цепи, служ для синтеза запазд цепи. Продвижение хеликаз идет в направлении вместе с реплик вилкой.

Роль ssb-белков заключается в том, что они связываются с однонитчатой ДНК, выпрямляют ее и блокируют образование шпилечных двухнитчатых структур. SSB-белки обнаружены в 1968 г. Они снижают температуру

плавления ДНК in vitro на 20-40оС. Эти белки связываются с

ДНК электростатически.  Они удерживают матричные цепи ДНК в репликативной вилке в одноцепочечном состоянии, а также защищают

одноцепочечную ДНК от действия нуклеаз.

Праймаза – фермент, синтезирующий РНК-праймеры для запуска синтеза ведущей цепи ДНК и запуска синтеза фрагментов Оказаки на запазд цепи ДНК. Праймаза активируется ДНК-хеликазой и нах с ней в комплексе, кот наз праймасомой. Без РНК-праймеров синтез ДНК начаться не может.

Экзонуклеазные реакции ДНК-полимеразы I. 3’→ 5’-экзонуклеазная активность

Кроме полимеризации  ДНК-пол.I катализирует две другие реакции. В ходе одной из них происходит гидролиз фосфодиэфирных связей в одной из цепей ДНК, начиная с 3’-конца цепи (3’→ 5’-экзонуклеазная активность), причем, за один акт удаляется один нуклеотид, начиная с 3’-конца цепи.

5’→ 3’-экзонуклеазная активность ДНК-пол.I

Вторая реакция также заключается в отщеплении нуклеотидов, но гидролиз идет с 5’-конца цепи ДНК к 3’-концу (5’→ 3’-экзонуклеазная активность).

Различные активности ДНК-пол.I принадлежат разным участкам полипептидной цепи с молекулярной массой 109 000 дальтон.

Большой С-концевой участок (76 000 дальтон) проявляет 5’→3’-

полимеразную и  3’→ 5’-экзонуклеазную активности.

Малый, N-концевой, фрагмент (36 000 дальтон) обладает только   

5’→ 3’-экзонуклеазной активностью.

Большой фрагмент называется также фрагментом Кленова, он способен

инициировать репликацию in vitro. 3’→ 5’-экзо-нуклеазная активность

обеспечивает контроль за присоединением каждого последующего нуклеотида и удаление ошибочно вставленного нуклеотида с растущего конца цепи ДНК. С помощью 5’→ 3’-экзонуклеазной активности вырезаются праймеры. 

Ник-трансляция ДНК-пол. I способна удлинять 3’-конец одной из цепей ДНК в месте разрывов и одновременно удалять нуклеотиды с 5’-конца  того же разрыва. Этот процесс называется никтрансляцией. Он играет ключевую роль в репарации повреждений ДНК.

•                     В клетке E. coli имеется несколько сотен молекул ДНК-пол.I. В целом ДНК-пол.I имеет большее отношение к созреванию реплицирующейся ДНК, чем непосредственно к полимеразным процессам в репликативной вилке.

•ДНК-полимераза I и присущие ей экзонуклеазные активности играют большую роль в репликации и репарации хромосомной ДНК Е. coli. Экзонуклеазная активность 3' → 5' обеспечивает контроль за рисоединением каждого НК и удаление ошибочных нуклеотидов с растущего конца цепи.

ДНК-пол. I способна удлинять 3’-конец 1 из цепей ДНК в месте разрывов и одновременно удалять нуклеотиды с 5’-конца  того же разрыва. Этот процесс называется никтрансляцией. Он играет ключевую роль в репарации

повреждений ДНК.

Две другие ДНК-полимеразы присутствуют в клетках E. сoli в

меньших количествах.