Обработка на ДНК и РНК

Фрагментът Klenow е резултат от частична протеолиза на ДНК полимераза IE. coliсубтилизин. Основната функция на полимераза III е синтеза на верига, полимераза I е синтеза и корекция на погрешно вмъкнати нуклеотиди. Полимераза II изпълнява специални, специализирани функции.

Репликацията започва с развиването на ДНК вериги от специални развиващи се протеини, наречени хеликази (или Rep протеин). Хеликазите използват енергията на АТФ в процеса на размотаване на веригите. Скоростта на развиване е около 6000 min-1. За да се предотврати повторното свързване на разплетени вериги, има специални SSB протеини (едноверижни свързващи протеини), които се прикрепят към комплементарни вериги, като ги предпазват от асоцииране. С напредването на вилицата за репликация SSB протеините се движат по веригата, като се отделят от едно място и се свързват на друго. Този процес не изисква АТФ енергия. След като се освободи достатъчно място, започва синтезата на праймера-праймер, необходим за работата на ДНК полимеразата. Наличието на семе е необходимо условие за функционирането на ДНК-полимерази (както и наличието на комплементарна верига). Като семе, малки сегменти от РНК молекули се синтезират върху всяка от разделените нишки с помощта на ензима PRIMASE. Синтезът на нова ДНК верига винаги се извършва в посока 5'-3', следователно, ако е възможен непрекъснат синтез по една шаблонна верига, тогава синтезът по нейната комплементарна верига се извършва само на секции. Тези места на синтез се наричат ​​фрагменти на Оказаки. Когато синтезът на един от фрагментите на Okazaki достигне праймера на друг фрагмент, праймерът на РНК се отстранява от екзонуклеазната активност, присъстваща в полимеразите 5'-3' и се допълва с дезоксирибонуклеотиди. След това захарно-фосфатният скелет между фрагментите се омрежва чрез ковалентна връзка с помощта на ензима ДНК лигаза.

Степента на грешка по време на репликация и транскрипция НЕ ПРЕВИШАВА 10 -8 -10 -9 , тоест възможна е само една грешка на стотици милиони нуклеотиди. Такава точност не може да бъде осигурена само от правилото за нуклеотидна комплементарност (предоставящо точност от 1:10000-1:100000). Апаратът за репликация има свои механизми за "поддържане на точността" на копирането на генетичната информация. Всички ДНК полимерази имат тези функции. Моделът на структурата и функционалните области (на примера на ДНК полимераза I) е показан на фигурата. Има три зони на активност - полимеризираща в посока 5'-3', и екосонуклеазна в посока 5'-3' и 3'-5'. Сферите на дейност са обособени пространствено. 5'-3' зоната на екзонуклеазната активност е обърната напред (по посока на придвижването на полимеразата по шаблонната ДНК верига). Той служи за отстраняване на РНК праймери (праймери), които се срещат по пътя. Следва самата синтетична зона и накрая зоната с екзонуклеазна активност в посока 3'-5'. Така нареченото ДОКАЗАТЕЛСТВО е свързано с тази зона.Четеща дейност (способността да разпознавате неправилно вмъкнати нуклеотиди) и да ги коригирате чрез изрязване на определен брой вече вмъкнати нуклеотиди. За да направите това, молекулата на ДНК полимеразата се измества (без да се отделя от матрицата на ДНК) до мястото на синтез и последователно изрязва нуклеотидите, след което нормалният синтез се възобновява.

Въздействието върху тялото на неблагоприятни фактори (химични съединения, ултравиолетови лъчи и др.) Води до постоянно натрупване на грешки в генома, които в крайна сметка причиняват появата на патология, по-специално все още неизяснения механизъм на рак. Засега има само предположения, че причината за рака са дефекти в носителите на информация – ДНК.

Транскрипцията е синтез на РНК молекули въз основа на информацията, записана в ДНК. Осъществява се в ядрата с участието на ДНК-зависими РНК полимерази, които съществуват в типове I, II и III (по реда на освобождаване при гел хроматография). РНК полимераза I синтезира рибозомна РНК в нуклеоли. РНК полимеразите II синтезират информационна и вирусна РНК. РНК полимеразите III синтезират трансферни РНК.

В процеса на транскрипция не се копира цялата информация от ДНК, а само селективни, често сегменти. Така наречените промотори служат като сигнал за прикрепване на полимераза, в областта на която (35 нуклеотидни двойки преди и 10 двойки след нея) се присъединява РНК полимераза. ДНК веригите се разделят и започва синтеза на РНК молекулата в посока 5'-3', само по една от веригите. В същото време уридил нуклеотидите заемат мястото на тиминовите нуклеотиди на комплементарната верига. Целият комплекс се движи по протежение на молекулата на ДНК, докато завърши синтезът на необходимата РНК област. ДНК със "сканирана" информация се поправя чрез асоцииране в двойноверижни молекули.

Причинителят на туберкулозатаMicobacterium tuberculosis(по-точно неговата РНК полимераза) е много чувствителен към антибиотика РИФАМПИЦИН, докато човешката РНК полимераза не е много чувствителна към него. Това свойство на рифампицин е в основата на използването му при лечението на туберкулоза.

РНК молекулите много често претърпяват посттранскрипционна модификация, която се състои в отстраняване на участъци от изградената верига. Това може ясно да се види в примера за синтеза на трансферна РНК молекула: