В репликации ДНК принимает участие множество ферментов и белковых факторов

В репликации ДНК E. coli принимает участие не только ДНК-полимераза III. Этот сложный процесс зависит также от действия 20 или более вспомогательных ферментов и белковых факторов, каждый из которых выполняет свои специфические функции. Сложный многофункциональный комплекс, обеспечивающий удвоение бактериальной ДНК получил название ДНК-репликазной системыили реплисомы. Вполне понятно, что необходимая сложность ферментативного устройства реплисомы зависит как от структуры самой ДНК, так и оказывается под давлением требований точного воспроизведения структуры ДНК при ее удвоении. В этом разделе рассматриваются основные группы ферментов репликации в свете тех проблем, которые они призваны разрешать.

Доступность материнских цепей исходной ДНК с целью того, чтобы они могли служить матрицами для образования дочерних цепей, достигается в результате их предварительного разделения. Этот процесс зависит от проявления каталитической активности геликаз – ферментов, которые, двигаясь вдоль молекулы ДНК, разделяют ее цепи, используя энергию гидролиза АТР. При этом разделение цепей неизбежно создает специфические топологические проблемы, связанные со спиральной структурой ДНК. Эти проблемы относительно легко разрешаются благодаря участию ДНК-топоизомераз (см. лекцию 3). Разделенные цепи материнской ДНК стабилизируются специфическими ДНК-связывающими белками или SSB-белками. Как было указано выше, для того чтобы ДНК-полимераза могла обеспечить репликацию ДНК, на матричных цепях должны быть синтезированы комплементарные им праймеры – как правило, короткие участки РНК, образование которых зависит от действия праймазы. В конечном итоге РНК-праймеры удаляются путем их замещения участками ДНК. У E. coli этот процесс зависит от участия РНК-азы Н и ДНК-полимеразы I. После удаления праймера и заполнения пробела фрагментом ДНК во вновь синтезированной дочерней цепи остается брешь, суть которой заключается в отсутствии канонической фосфодиэфирной связи. Подобные бреши сшиваются ДНК-лигазами.

Репликация хромосомы E. coli протекает в несколько стадий

Процесс синтеза молекулы ДНК подразделяют на несколько стадий: инициацию, элонгацию и терминацию в зависимости от характера протекающих реакций и ферментов, принимающих участие в их катализе. Следует отметить, что пониманию основополагающих принципов синтеза основных биологических информационных полимеров – ДНК, РНК и белков способствует такое же подразделение этих процессов на указанные выше стадии. Описываемые ниже события являются результатом исследований, выполненных in vitro c использованием выделенных и очищенных ферментов E. coli хотя принципы лежащие в основе этих реакций высококонсервативны и характерны для всех репликативных систем.