ДНК-топоизомеразыI и II, гираза

При расплетении ДНК происходит вращение молекулы - изменение вторичной и третичной структур. Эти процессы катализирует группа ферментов, называемых топоизомеразами. Они вносят одно и двуцепочечные разрывы в ДНК, что позволяет молекуле нуклеиновой кислоты вращаться и становиться матрицей. По механизму действия различают топоизомеразы первого (I) и второго (II) типов.

Топоизомеразы типа I (у Е. coli - свивелаза) - вносят одноцепочечный разрыв в молекулу ДНК, топоизомеразы типа II (у Е. coli - гираза) - осуществляют двухцепочечный разрыв ДНК и перенос нитей ДНК через разрыв с последующим их сшиванием. При этом, осуществляя свои функции, топизомеразы остаются связанными с молекулой ДНК. В этих процессах топоизомеразами используется остаток тирозина, который осуществляет нуклеофильную атаку фосфатной группы ДНК с образованием фосфотирозина. В результате ферменты оказываются ковалентно связанными с 5’- или 3’- концами ДНК в месте разрыва. Образование такой ковалентной связи исключает необходимость затраты энергии при восстановлении фосфодиэфирной связи в одноцепочечном разрыве на заключительных стадиях реакции. У ДНК-топоизомераз типа I имеется один каталитический остаток тирозина на молекулу мономерного белка, тогда как димеры ДНК-топоизомераз II содержат по одному каталитическому остатку на каждую субъединицу, что обеспечивает создание ступенчатого двухцепочечного разрыва в молекуле ДНК.

Топоизомеразы выполняют функции шарниров, однако их действия противоположны. Топоизомеразы I, разрывая одну из цепей кольцевой суперспирализованной ДНК, раскручивают цепи и уменьшают число супервитков. Топоизомеразы II превращают расслабленную несверхспирализованную замкнутую кольцевую ДНК в суперспираль.

Стадии репликации: инициация, элонгация, терминация. Инициация образования новых цепей ДНК. Праймаза. Праймосома. Терминация репликации ДНК и расхождение дочерних спиралей у прокариот.

Терминация репликации в линейных геномах. Проблема репликации линейного незамкнутого фрагмента ДНК. Теломеры и теломерные повторы, теломерная петля. Теломераза. Механизм работы теломеразы. Особенности репликации ДНК эукариот. Репликоны эукариот.

Как и в случае биосинтеза других макромолекул клетки, процесс репликации условно разделяют на три основных этапа: инициацию, элонгацию и терминацию.

Репликация прокариот