Репликация

Репликация

 
        Репликация – дегеніміз ядроішілік маңызды процесс. Бұл өзін-өзі көшіруге қабылетті, ДНҚ санының екі еселенуіне алып келеді. Репликация екі комплементарлық тізбектен тұратын, ДНҚ молекуласының ерекшелігінің нәтижесінде болады. 
         Репликация процессінде аналық ДНҚ молекуласының әрбір полинуклеотидті тізбегінде оған комплементарлы тізбек синтезделінеді. 
Нәтижесінде, екі спиральді ДНҚ-ң біреуінен, екі ұқсас қос спираль пайда болады. Бұндай екіеселену жолындағы әрбір – жаңа молекула бір аналық және бір жаңа синтезделген тізбектен тұрады және жартылай консервативті (сақтаушы, негізгі қалпын сақтау) деп аталады.  (Уотсон мен Крик гипотезасы (1953 ж.))

 
           Репликация механизмі

 
        Репликация жүзеге асырылу үшін, бастапқы ДНҚ тізбектері бір-бірінен ажыратылады және матрицаға айналады. Әрбір матрицаға жаңа тізбектің комплементарлы синтезделінуі жүреді. 
       ДНҚ спиралінің тарқатылуы, жеке аймақтарда геликаза ферментінің көмегімен жүреді. Құрастырылған біртізбектік бөліктер арнайы тұрақтылықты бұзушы (дестабилизирлеуші) ақуыздармен байланысады. Бұл ақуыздар молекулалары, азотты негізді нуклеоплазмадағы орналасқан комплементарлы нуклеодиттермен байланысуына себебін тигізеді. Репликациядағы полипептидті тізбектің ажырау аймағы репликациялық вилка (айрық) деп аталады. Синтезделу процессінде репликациялық вилка барлық жаңа аймақты қоршай, аналық тізбектің бойымен жылжиды. Нәтижесінде, репликация процессінің соңында, ДНҚ-ң екі молекуласы пайда болады. Оның нуклеотидті бір ізділігі бастапқы екі спиральмен бірдей. 
       Прокариот және әукариоттарда репликацияның бір ізділігінің болуы ұқсас, бірақ ДНҚ-ң синтезделу жылдамдылығы прокариоттарда жоғары (1000 нуклеотидтер /сек), ал эукариоттарда төмен (100 нуклеотидтер /сек). 
       Репликацияның жоғарғы жылдамдылығының болуы ферменттер жүйесінің қатысуымен жүреді: геликазалар, топоизомеразалар, тұрақтылықты бұзушы (дестабилизирлеуші) ақуыздар, ДНҚ-полимеразалар және т.с.с. 
        Репликацияның басталу нүктесінен оның біткенге дейінгі ДНҚ бөлігі – репликон деп аталады. Прокариоттағы сақиналы ДНҚ жеке репликоннан тұрады. Сондықтан ДНҚ-молекуласының екіеселенуі эукариоттарда бірнеше нуктелерден басталады. Әрбір репликондарда екіеселену әртүрлі уақытта немесе біруақытта болуы мүмкін.  
        ДНҚ тізбегінің ұзаруы - немесе оның жеке фрагменті (үзіндісі), әрқашан 5 ^/ соңынан 3 ^/ соңы бағытында жүреді, яғни нуклеотидтер өсуші тізбектің 3^/ соңына қосылады. Өйткені ДНҚ молекуласындағы комплементарлық тізбектер антипараллельді, сосын өсуші тізбекте матрицалыққа антипараллельді, 3 ^/ → 5 ^/ соңына қарай оқылады. Фрагменттік комплекстердің функциялануы келесі түрде жүреді: екі синтезделетін тізбектің біреуі басқасымен салыстырғанда алдына оза шығып өседі, сондықтан алғашқы тізбек – жетекші деп, ал екіншісі кешеулдейтін тізбек деп аталады. 
Жетекші тізбек ұзын үздіксіз фрагмент түрінде болады, (сперматогоний үшін – бұл 1млн. 600 мың нуклеотидтер). 
Кешеулдейтін тізбек қысқа фрагмент түрінде болады (1500 мың нуклеотидтерге дейін). Бұл Оказаки фрагменттері. 
        Прокариот клеткасында Оказаки фрагменттері 1000-2000 нуклеотидтерден, ал эукариотта 100-200 нуклеотидтерден тұрады. 
Әрбір осындай фрагменттің синтезделу кезінде ұзындығы шамамен 10 нуклеотидтен тұратын бастаушы РНҚ-пайда болады.

 
   Ферментті комплекстің компоненттері 

 
       Репликация процессіне 15-20 ақуыздар қатысады. Барлық бұл ақуыздарды 3 топқа бөлеміз: 

 
1. Ата-аналық ДНҚ-ны репликацияға дайындайтын ақуыздар 

 
       Арнаулы танитын ақуыздар, негізде (жиі А-Т) ерекше бір ізділікпен байланысады (бұл ақуыздар модификация нәтижесінде пайда болады деп санайды). Бұл репликацияның басталу нүктесі. Бұндай ақуыздар, ДНҚ-репликациялаушы комплекс құрамында ДНҚ-мен көшіріледі. Бұл топтың алғашқы ферменті геликаза – ол репликативті вилка (айрық) аумағында екі спиральді ДНҚ-ң тарқатылуын қамтамасыз етеді. Бірақ, спиральдің тарқатылуы бұл бөлік алдында супершиыршықтың пайда болуына алып келеді, яғни ДНҚ кейбір жерлерде ядролы матрикске жазылып қойылған және еркін айнала алмайды. Сондықтан, бұл бөліктерде супер орамдардың пайда болуын ескертетін топоизомераза ферменті жұмыс істейді.  

 
2. Полимеризация ферменттері.  

 
      Арнайы ақуыз, праймазалар активаторы қызметін атқарады, содан соң праймаза ДНҚ- бөлігінде қысқа РНҚ –бастаушы немесе праймерді синтездейді. 
 
      ДНҚ – полимеразалар нуклеотидтердің жаңа ДНҚ тізбегінде қосылу бір ізділігін, ата-аналық тізбектегі нуклеотидтерге комплементарлы болуын жүзеге асырады. 

 
3. ДНҚ – репликациясын аяқтайтын  ферменттер. 

 
       Жоғарыда айтылған ферменттердің әсері нәтижесінде, әрбір жаңа синтезделінген тізбектер бір-біріне жанасатын бөліктерден тұрады. Көршілес бөліктерді тұтастырып тігуге лигаза (Л) қатысады, ол нуклеотидтер аралығында фосфодиэфирлі байланыстың пайда болуына қатысады.