Основні ферменти реплікації ДНК

ДНК - полімераза

ДНК-полімераза - фермент, що бере участь у реплікації ДНК. Ферменти цього класу каталізують полімеризацію дезоксирибонуклеотидів уздовж ланцюжка ДНК, який фермент «зчитує» і використовує як шаблон. Тип нового нуклеотиду визначається за принципом комплементарності до шаблону, з якого ведеться зчитування. Зібрана молекула комплементарна до шаблонного ланцюжкa і ідентична до другої компоненти подвійної спіралі.

Розрізняють ДНК-залежну ДНК-полімеразу, що використовує як матрицю один з ланцюжків ДНК, і РНК-залежну ДНК-полімеразу, здатну до зчитування інформації з РНК (зворотня транскрипція).

ДНК-полімераза є холоферменту, оскільки для нормального функціонування вона потребує присутності іонів магнію як кофактора. У відсутності іонів магнію про неї можна говорити як про апоферментe.

ДНК-полімераза починає реплікацію ДНК, зв'язуючись з відрізком ланцюга нуклеотидів. Середня кількість нуклеотидів, що приєднується ферментів ДНК-полімеразою за один акт зв'язування / дисоціації з матрицею, називають процесивністю.

ДНК - лігази

Лігаза - фермент, що каталізує з'єднання двох молекул з утворенням нової хімічного зв'язку (лігування). При цьому зазвичай відбувається відщеплення (гідроліз) невеликої хімічної групи від однієї з молекул.

Лігази відносяться до класу ферментів EC 6.

У молекулярній біології лігази поділяють на дві великі групи - РНК-лігази і ДНК-лігази. ДНК-лігаза, що здійснює репарацію ДНК

ДНК-лігази - ферменти, що каталізують ковалентное зшивання ланцюгів ДНК в дуплексі при реплікації, репарації та рекомбінації. Вони утворюють фосфодіефірні містки між 5'-фосфорильної і 3'-гідроксильної групами сусідніх дезоксинуклеотидов у місцях розриву ДНК або між двома молекулами ДНК. Для утворення цих містків лігази використовують енергію гідролізу пірофосфорільной зв'язку АТФ. Один з найпоширеніших комерційно доступних ферментів - ДНК-лігаза бактеріофага Т4.

ДНК - геліказа

ДНК геліказа - ферменти розкручують двуцепочечную спіраль ДНК з витратою енергії гідролізу трифосфато NTP. Утворена одноланцюжкова ДНК бере участь у різних процесах, таких як реплікація, рекомбінація, і репарація. ДНК геліказа необхідні для реплікації, репарації, рекомбінації і транскрипції. Геліказа присутні у всіх організмах.

ДНК-топоізомерази

ДНК-топоізомерази-ферменти, що змінюють ступінь сверхспіральності і тип сверхспіралі. Шляхом одноланцюжковою розриву вони створюють шарнір, навколо якого нереплецірованний дуплекс ДНК, що знаходиться перед виделкою, може вільно обертатися. Це знімає механічне напруження, що виникає при розкручуванні двох ланцюгів в реплікативної вилці, що є необхідною умовою для її безперервного руху.) Існує два типи топоізомераз. уменьшают число сверхвитков в ДНК на единицу за один акт. Топоізомерази типу I зменшують число сверхвітков в ДНК на одиницю за один акт. Ці топоізомерази надрізають одну з двох ланцюгів, в результаті чого фланкирующие дуплексні області можуть повернуться навколо інтактною ланцюга, і потім возз'єднують кінці розрізаної ланцюга. Ця реакція не потребує енергії АТФ, тому що енергія фосфодіефірних зв'язку зберігається завдяки тому, що тирозинових залишок у молекулі ферменту виступає то в ролі акцептора, то в ролі донора фосфорильного кінця розрізаної ланцюга.

Топоізомерази типу II вносять тимчасові розриви в обидві компліментарні ланцюга, пропускають дволанцюжкової сегмент тієї ж самої або іншої молекули ДНК через розрив, а потім з'єднують розірвані кінці. У результаті за один акт знімаються два позитивних чи негативних сверхвітка. Топоізомерази типу II теж використовують тирозинових залишки для зв'язування 5 ¢-кінця кожної розірваної ланцюга в той час. коли інший дуплекс проходить через місце розриву.

Праймазою

Праймазою-фермент, що володіє РНК-полімеразної активністю; служить для утворення РНК-праймерів, необхідних для ініціації синтезу ДНК в точці ori і надалі для синтезу відстає ланцюга.[1, 302-304]