Самокоррекция ДНК-полимеразой

Самокоррекция – это отщепление ДНК-полимеразой ошибочно включенного в цепь ДНК нуклеотида, не спаренного с матрицей и присоединение комплементарного нуклеотида. Высокую точность репликации осуществляет фермент ДНК-полимераза, синтезирующий дочернюю цепь. Этот фермент отбирает нужные нуклеотиды из имеющихся в нуклеоплазме нуклеозидтрифосфатов (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), присоединяет их к матричной цепи ДНК и химически связывает в растущую дочернюю цепь. Частота включения неправильных нуклеотидов на этой стадии составляет 1∙10–5 пар оснований. Это происходит из-за возникновения химически измененных форм азотистых оснований, которые образуют «незаконные» пары с основаниями материнской цепи. Примером может служить измененная форма цитозина, которая вместо гуанина связывается водородными связями с аденином. В результате этого в растущую цепь ДНК включается ошибочный нуклеотид. Быстрый переход измененной формы такого основания в обычную форму нарушает его связывание с матрицей. В результате появляется неспаренный 3'-ОН-конец растущей цепи ДНК. В этой ситуации включается механизм самокоррекции, осуществляемый ДНК-полимеразой. Было установлено, что большинство бактериальных полимераз кроме полимеризующей активности в направлении 5'→3' имеет ещё и экзонуклеазную активность в направлении 3'→5'. Если встраивается «неправильный» нуклеотид, ошибка чаще всего (хотя и не всегда) распознается полимеразой, вероятно, из-за того, что в этом месте в двойной спирали образуется пузырь или впячивание. «Неправильный» нуклеотид не может сформировать водородную связь с комплементарным основанием. Поэтому полимераза не может добавить новый нуклеотид к растущему 3'-ОН-концу. Процесс репликации останавливается до тех пор, пока «неправильный» нуклеотид не будет удален полимеразой, и на его место ею не будет поставлен нужный. В результате самокоррекции частота ошибок снижается в 10 раз (с 10–5 до 10–6).

У эукариотических ДНК-полимераз 3'→5'-экзонуклеазной активности не обнаружено.

Несмотря на эффективность самокоррекции, после удвоения ДНК в ней всё равно обнаруживаются ошибки. Причины их возникновения могут быть различными:
1) Одной из причин является нарушение в нуклеоплазме нормальных концентраций четырех нуклеозидтрифосфатов.
2) Значительная часть изменений возникает в молекулах ДНК в результате спонтанной апуринизации (т.е. потери пуриновых оснований – аденина и гуанина) или из-за дезаминирования цитозина, который превращается в урацил.
3) Содержащиеся в ДНК основания могут изменяться под влиянием ультрафиолета и реакционноспособных соединений; в результате этих изменений нормальное спаривание нуклеотидов нарушается.

Перечисленные выше нарушения в ДНК должны привести в очередном цикле репликации либо к выпадению пар оснований в дочерней ДНК, либо к замене одних пар другими. И эти события действительно происходят в каждом цикле репликации ДНК. Однако их частота значительно меньше теоретически ожидаемой.


3102526704972746.html
3102575627949206.html
    PR.RU™