Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
о биполярности редупликации бактериальных хромосом. Углубленный электронномикроскопический, биохимический и генетический анализ (Prescott, Kuempell, 1972; McKenna, Masters, 1972, и др.) показывает, что во многих клетках наблюдается именно биполярная редупликация — фаги Т7, Т4, А, В. subtilis и, наконец, классический объект — Е. coli, хотя вначале генетические данные склоняли к противоположному представлению. Если все же в ряде случаев редупликация хромосомы в целом носит полярный характер, то это определяется не изначальной полярностью процесса, а особенностями конструкции некоторых хромосом, в результате чего на пути синтеза в одном из направлений возникает препятствие. Наиболее простым и демонстративным примером является редупликация ДНК фага Т7. Редуплицирующаяся ДНК этого
фага находится в линейной форме. Биполярная волна редупликации начинается всегда в одинаковой начальной точке вблизи одного из "концов хромосомы (17% длины) и, естественно, быстро
Рис. 45. Схема редупликации ДНК хромосомы по Haskell
и Davern (1969).
Пояснения — см. текст.
завершается на этом конце — так, что в целом преобладает однонаправленная редупликация (рис. 46; Dressier et al., 1972).
Не останавливаясь на других моделях редупликации ДНК хромосом , получивших меньшее признание, отметим вновь (см. также гл. II), что этот процесс является результатом координированного
действия целого комплекса, состоящего из ДНК-полимеразы, сложного набора факторов, необходимых для начала редупликации (ни-казы, инициаторные РНК и др.), а также агента для локальной денатурации ДНК. Особенно интересны данные о необходимости не только инициаторных РНК, но также специальных низкомолекулярных РНК, которые, по предположению Lark (1972), организуют группирование белковых факторов в зоне инициации. Наконец, в самое последнее время появились гипотезы о еще более сложных функциях, выполняемых низкомолекулярными РНК при редупликации (Brewin et al., 1972).
Постепенно формируется представ- —
ление о том, что in vivo ДНК-полимераза и целый ряд других белков, участвующих в редупликации, образуют комплекс, организованный столь же строго, как, например, ри- ^ босома. Видимо, воссоздание такого комплекса in vitro применитель- ____________
но к фагу Т4 — дело ближайшего '
будущего. ,
Несколько неожиданной оказы- ------------------1
сч_
вается предполагаемая роль гисто- ________________________^-----
нов в редупликации ДНК хромати- .
на. При отношении гистон: ДНК, _____________ * ¦ ¦
существенно превышающем едини- _________________________________
цу, эти белки тормозят редуплика-
ЦИЮ. Однако при физиологических Рис. 46. Схема редупликации ДНК соотношениях ОНИ (судя пока ПО фага Т7 (Dressier et al., 1972). косвенным данным) даже ускоряют
синтез, присоединяясь к готовым концевым участкам цепей и облегчая их отделение от матриц (Weintraub, 1972).
Инициация редупликации хромосом у бактерий каким-то образом сопряжена с мембранами. Показана, в частности, ассоциация хромосом и мембран, которая коррелирует с редупликацией. На электронных микрофотографиях отмечается наличие мезосом — мембранных элементов, связывающих хромосомы, эписомы и внешние мембраны в единый реплицирующийся комплекс — репликон (Жакоб и Моно, 1964; Marvin, 1968; Hallik et al., 1969). Пока, однако, механизмы этого взаимодействия не установлены. Существует гипотеза, согласно которой ряд энзимов и других факторов синтеза ДНК вмонтированы в мембрану, и хромосома при редупликации «протаскивается» через соответствующую зону мембраны. Серьезным аргументом в пользу таких представлений являются данные
об очень тесной связи с мембранами ДНК-полимеразы III. Прочность этой связи послужила одной из причин того, что долгое время ДНК-полимераза III, которая, видимо, является ведущим энзимом редупликации хромосомы, ускользала от внимания исследователей, занимавшихся более доступной ДНК-полимеразой I, которая оказалась энзимом репарации.
Сложность процесса синтеза ДНК в вирусной хромосоме связана также со своеобразием третичной структуры ДНК. Имеется немало указаний на то, что биспиральная нить ДНК в хромосоме образует либо спираль высшего порядка, либо сложную систему петель. В частности, кольцевые хромосомы многих вирусов существуют в виде образований, напоминающих восьмерку и т. д. (см. также гл. I). Такая дополнительная скрученность, как полагают, поддерживается не только другими компонентами хроматина, связями с мембранами и т. п., но и своеобразными замыканиями фосфодиэстерных мостиков между фрагментами цепей. Недавно выявлен белок о (Wang, 1971), специализированный на «расслаблении» сверхскрученных третичных структур ДНК. Видимо, такое расслабление совершается путем координированного расщепления и замыкания нового фосфодиэстерного мостика в одной зоне. Закономерным является предположение, что белок и необходим для непрерывности протекания всего процесса редупликации ДНК хромосомы.
