Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985

Молекулярные механизмы передачи генетической информации
Репликация и транскрипция ДНК
В клетках Е. coli присутствует три ДНК-полимеразы

Клетки Е. coli содержат три различных ДНК-полимеразы, обозначаемые I, II и III (табл. 28-1). Наиболее широко распространенная из них - это ДНК-полимераза I, тот фермент, который был описан выше. Хотя Корнберг показал, что этот фермент способен реплицировать в пробирке целую молекулу ДНК мелкого вируса фХ174 с образованием биологически активной дочерней ДНК, мы знаем, что ДНК-полимераза I - это не главный фермент, осуществляющий элонгацию ДНК в клетке. ДНК-полимераза I действительно принимает участие в репликации, но, как мы увидим позже, особым образом.

В интактных клетках Е. coli за элонгацию цепи ДНК отвечает главным образом ДНК-полимераза III. Она функционирует в форме большого комплекса с мол. массой ~ 550 000, называемого холоферментом ДНК-полимеразы III (рис. 28-9). Этот комплекс содержит в своем составе ион Zn²⁺ и требует для работы наличия ионов Mg²⁺. Ему также необходимы матрица и затравка, без которых он не может инициировать процесс репликации. Подобно ДНК-полимеразе I, он удлиняет ДНК в направлении 5'→3', присоединяя новые нуклеотиды к 3'-концу цепи-затравки. Холофермент состоит из нескольких субъединиц. Субъединица ß, или кополимераза III, необходима для узнавания и связывания цепи-затравки, роль которой выполняет родительская ДНК. Как только холофермент присоединяется к правильному месту инициации, кополимераза III высвобождается из комплекса. Элонгацию цепи дочерней ДНК осуществляет оставшийся комплекс ДНК-полимеразы III. Оба фермента - ДНК-полимераза I и ДНК-полимераза III-обладают тремя ферментативными активностями. Кроме полимеразной активности они имеют 5'→3'- и 3'→5'-экзонуклеазные активности, т. е. они могут отщеплять концевые нуклеотиды с любого конца цепи ДНК. Позже мы увидим, в чем смысл экзонуклеазных активностей ДНК-полимераз. Функция ДНК-полимеразы II пока неизвестна.

Таблица 28-1. ДНК-полимеразы Е. coli¹⁾

¹⁾ Из книги: А. Kornberg, DNA Replication, Freeman, San Francisco, 1980, p. 168.

Рис. 28-9. Холофермент ДНК-полимеразы III. Он состоит из собственно полимеразы (субъединица а) и ряда других субъединиц.

Теперь рассмотрим некоторые проблемы, которые возникают при формировании наших представлений о репликации ДНК.