Полимеризация ферменттері

Пән: Медицина
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

І. Кіріспе

ІІ. Негізгі бөлім

Полимеризация ферменттері
ДНҚ репликациясын аяқтаушы ферменттер
ДНҚ-ның теломерлік бөлімдерінің репликациялануы
Теломералар қызметтері
Теломеразалар әрекетінің тетіктері

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

Полимеризация ферменттері

а) ерекше ақуыз праймаза активаторы (АП) қызметін атқарады. Осыдан кейін праймаза (Р), бір жіпшелі ДНҚ-ның тиесілі учаскесін матрица (қалып) ретінде пайдаланып қысқа «РНҚ-ұйытқыны» (праймер) синтездейді.

б) Әрі қарай ДНҚ синтезін ДНҚ полимераза жүргізеді. Эукариоттарда 5 түрлі ДНҚ полимеразалар белгілі: β және ε - полимеразалар ДНҚ репарациясына қатынасады; γ -полимераза - митохондрия ДНҚ-сының репликациясын жүзеге асырады; ал а және д -полимеразалар - ядролық ДНҚ репликациясына қатынасады. а ДНҚ полимераза праймазамен де, δ -полимеразамен де байланысады, ал соңғысы PCNA (Р) деп аталатын ақуызбен байланысқан.

PCNA (Р) ақуыз-полимераза кешенін ДНҚ-ның репликацияланушы тізбегіне бекіндіріп «қыстырғыш» рөлін атқарады. PCNA ақуыз «қыстырылған» күйінде сақина сияқты ДНҚ тізбегін қоршап түрады және полимеразалардың ДНҚ тізбегінен күні бүрын диссоциациялануын (ажырауын) болдырмайды, яғни ДНҚ синтезінің жүруіне, жалғасуына мүмкіндік жасайды (1-сурет) .

1- сурет

ДНҚ-полимеразалар (әсіресе бактериялардың ДНҚ-полимераза ІІІ-) нуклеотидтердің аналық тізбекке комплиментарлы синтезделуін қамтамасыз етуімен бірге 3 ¹ -»5'-экзонуклеазалықта қызмет атқарады. Соңғы қызметі ДНҚ синтезі барысында дұрыс -комплиментарлы нуклеотидтердің орнына, бұрыс, комплиментарлы емес нуклеотид, жалғанған кезде жүзеге асады. Осы кезде ДНҚ-полимераза бұрыс жұптасқан нуклеотидті «байқап» қалып, оны өсіп келе жатқан 3 ¹ үшынан шығарып (үзіп) алып тастайды. Осылайша полимеразалар өз жұмыстарын үнемі бақылап отырады (2 сурет) .

2- сурет

в) Кез келген жаңадан синтезделген ДНҚ фрагменттері - (ұзын лидерлік не Оказаки фрагменттері) праймерлерден («РНҚ-ұйыткыдан») басталады. Аналық (матрицалық) тізбек бойымен жылжыптыратын ферменттік кешен келесі ДНҚ фрагментіне жанасқаннан кейін, ДНҚ-полимераза III ферменті «қыстырушы» PCNA ақуызын ашып, кешенді матрицадан ажыратады және ДНҚ синтезін тоқтатады.

Осыдан кейін ДНҚ полимераза І-іске кіріседі. Ол өсіп келе жатқан ДНҚ фрагментінің З ¹ үшына жалғанады және 3 белсенділікке ие болады.

Біріншіден ол «алдыңғы» немесе 5'→3'-экзонуклеазалық белсенділікке ие болады, яғни ол бұрынғы ДНҚ тізбегінің «РНҚ-ұйытқысының» (праймер) 5 ¹ ұшынан бір-бірлеп нуклеотидтерді алып тастап отырады, ал босаған жерге өз фрагментінің 3' ұшына дезоксинуклеотидтерді жалғайды (ДНҚ-полимеразалық белсенділік) .

Сонымен қатар, ДНҚ-полимераза ІІІ-сияқты «артқы» 3 ¹ →5 ¹ экзонуклеазалық белсенділік арқылы өз жұмысын қадағалауды да «ұмытпайды».

ДНҚ-полимераза-І-қызметі ѳсіп келе жатқан ДНҚ фрагментінің бұрынғы ДНҚ фрагментгерінің түйіскеннен кейін аяқталады.

Эукариоттарда ДНҚ-полимераза ІІІ-қызметіне а және δ -ДНҚ полимераза кешені атқарады; бұл жерде 3 ¹ →3 ¹ экзонуклеазалық белсенділік 5 -ДНҚ -полимеразаға тиесілі болса, ДНҚ-полимераза І-қызметін, 5 ¹ → 3 ¹ -экзонуклеазалық қызметті ерекше фермент нуклеаза (Н), ДНҚ-полимеразалық белсенділікті (босаған жерді толтыру) в -ДНҚ - полимераза атқарады.

ДНҚ репликациясын аяқтаушы ферменттер

Жоғарыда аталған ферменттер кешені қызметтері нәтижесінде жаңадан синтезделінген әрбір тізбектер бір-бірімен тығыз орналасқан көптеген фрагменттерден тұрады.

Көршілес фрагменттердің бір-біріне жалғануы ДНҚ-лигаза (Л) ферменттері арқылы жүзеге асады.

ДНҚ-полимераза ферменттері сияқты ДНҚ-лигазалар-да нуклеотидтерді фосфодиэфирлік байланыс арқылы байланыстырады. Осылайша ДНҚ молекуласының негізгі бөлігі репликацияланады, ал оның ұштары, яғни теломералық учаске л ері, ерекше жолмен репликацияланады. Бұл үдеріске ерекше ферменттер теломеразалар қатынасады.

ДНҚ-ның теломерлік бөлімдерінің репликациялануы

ДНҚ молекуласының толық , яғни теломерлік бөлімдерінің , алғаш рет 1971ж. А. М. Оловников айтқан болатын.

Мұның мәні мынада: жоғарыда сипатталған ДНҚ полимеразалық жүйе аналық ДНҚ молекуласының жіпшелерінің 3 ¹ ұшын толық репликацияламайды, яғни жаңадан синтезделген ДНҚ тізбектері 5 ¹ ұшы жағынан қысқа болады. Себебі әрбір жаңа ДНҚ тізбегі қысқа «РНҚ - ұйытқыдан» (праймер) басталады. Кейін ол ерекше нуклеазалар арқылы алынып тасталады, бірақ босаған учаске толтырыла алмайды, себебі ДНҚ полимеразалар өз бетінше («РНҚ-ұйытқысыз») ДНҚ синтезін бастай алмайды, ол тек полинуклеотидті 3 ¹ ұшынан ұзартады. Бұл жерде ондай учаске жоқ, сондықтан жаңа тізбек матрицадан қысқа болады.

ДНҚ молекуласының мұндай ұшын (бір тізбегі үзын, екіншісі қысқа) үшкір ұшы немесе оверхенга деп аталады.

ДНҚ-ның үшкір ұшы тұрақсыз болады, себебі экзонуклеазалар ұзын ұшындағы артық нуклеотидтерді бір-бірлеп алып тастап, ДНҚ ұшын тұйықтайды.

Қалай болғанда да, егер жасушада теломераза болмаса, оның әрбір бөлінуінен кейін хромосома (ДНҚ) қысқарып отырады.

Әрбір репликацияда ДНҚ молекуласы «РНҚ - ұйытқы» ұзындығына сәйкес 10-15 нуклеотидке қысқаруы тиіс болғанымен, шындығында 50-65 нуклеотид жұбына қысқарады. Бұл ДНҚ-полимеразалық кешеннің қасиетіне байланысты болады.

Адамның ядролық ДНҚ-ның 1 молекуласының орташа ұзындығы 120 миллион нуклеотид жұптарына тең десек, жасушаның әрбір бөлінуіңде теломераза белсендігінсіз ДНҚ молекуласы 0, 5%-ға қысқарады екен. Бұл әрине өте аз. Бірақ, табиғатта теломера ұзындығын қалпына келтіріп отыратын тетіктер болмаса түбінде хромосомалар жойылып кеткен болар еді. Тек сондықтан ғана хромосомалар теломерлерінің толық репликацияланбау проблемасының биологиялық маңызы орасан зор. Сонымен қатар, бұл құбылыс ағзалардың қартаю, канцерогенез проблемаларымен де тығыз байланысты.

Толық репликацияланбау проблемалары жасушада қалай шешіледі?

Ғылыми деректер бойынша хромосома ұштарында генетикалық акпарат болмайтын көптеген арнайы гексонуклеотид (6 нуклеотидтен түратын) бірізділіктер қайталанып орналасқан.

(5 ¹ ) ЦТААЦЦ . . . ЦТААЦЦ . . . ГГТТАГ . . . ГГТТАГ . . . (3 ¹ )

(3 ¹ ) ГАТТГГ . . . ГАТТГГ . . . ЦЦААТЦ . . . ЦЦААТЦ . . . (5 ¹ )

ДНҚ-ның теломерлік бөлімдерінде мыңдаған осындай гексонуклетидтер қайталанады. Олардың жалпы ұзындығы адам эмбрионы жасушаларында 10-15 мың нуклеотид жұптарына тең. Сонымен, хромосоманың екі теломерлік ұшы, адамның ядролық ДНҚ молекуласының ұзындығының 0, 02 құрайды.

Теломерлік қайталануларда ешқандай генетикалық ақпарат болмайды, сондықтан да теломерасыз олардың біршама бөлігі түсіп қалған күннің өзінде де геном бірқалыпты қызмет ете береді. Теломерлердің негізгі қызметінің өзі де осы болса керек, яғни олар геномның маңызды (ақпаратты) бөлімін толық репликацияланбаудан қорғап, буферлік қызмет атқарады.

Әйтсе де, теломеразалардан бір жолата бас тартуға да болмайды, себебі жасушаның бөліну үдерісінде күндердің күнінде ДНҚ-ның теломерлік учаскелері қысқарып-қысқарып жойылуы мүмкін. Сонымен қатар, теломерлік учаскелер ерекше, арнайы қызметтер де атқарады, соңдықтан ол белгілі бір шекке дейін ғана қысқарады.

Теломералар қызметтері

Теломералар төмендегідей маңызды қызметтер атқарады:

1) механикалық қызметі:

а) Теломералар хромосомалардың ядро матриксіне бекілуіне қатынасады;

б) Теломералар хромосома хроматидаларының ұштарын бір-бірімен тіркестіреді;

2) Тұрақтандырушы қызметі:

а) Жасушада теломераза болмаған жағдайларда ДНҚ-ның кодтаушы бөлімін толық репликацияланбаудан сақтайды;

б) Егер жасушада теломераза болса, үзілген хромосома ұштарын тұрақтандырады;

3) Геңдердің экспрессиялануына әсер етуі.

Теломераға жақын орналасқан тендер экспрессиясы томен болады (репрессияланған), мұны транскрипциялық үнсіздік немесе сайлинсинг деп атайды.

Теломерлердің айтарлықтай қысқаруы оларға жақын орналасқан гендерді активтендіреді, мысалы Rap 1 не TFR 1 гендерінің активтенуі.

4) «Есептеу» кызметі.