Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
ДНК-аза нейроспоры
, | АТФ-зависимая ДНК-аза М. 1у-sodeicticus
ДНК-аза I. Колифаг индуцирует образование собственной ни-казы. Интересна специфика последней в сопоставлении с другой эндонуклеазой (II), индуцируемой тем же фагом сразу после заражения. Последняя способна расщеплять ДНК заражаемой клетки, но не ДНК самого фага. Никаза же, образуемая несколько позже, делает насечки на фаговой ДНК, содействуя ее редупликации (Goulian, 1971). В последнее время выявляется еще одна сторона специфичности никаз, состоящая в их особом сродстве к местам, близким к локализации повреждения цепи, без чего невозможна описанная выше избирательность при репарации. В частности, такое сродство к алкилированным участкам ДНК показано для эндо-ДНК-азы II Е. coli.
Эндо-ДНК-аза I E.coli — белок относительно низкого молекулярного веса основного характера, оптимум pH в слабощелочной
4 И. П, Ашмарии 97
области. Для проявления активности энзим требует присутствия ионов магния. Расщепляет связи фосфорила с З'-углеродом. Предпочитает двуцепочечную ДНК, причем часто образует симметричные разрывы на обеих цепях. Мощным ингибитором энзима является РНК, особенно транспортная.
Эндо-ДНК-аза II кишечной палочки отличается от I прежде всего тем, что, атакуя биспиральную ДНК, она образует разрывы лишь на одной из цепей. В отличие от I она не столь требовательна к присутствию двухвалентных катионов и не подавляется тРНК. Ее особое сродство к участкам с измененными основаниями уже отмечалось.
Неясно пока, выполняют ли функции никаз нейтральная (I) и кислая (II) ДНК-азы животных тканей или близкие к ним энзимы. В других аспектах они изучены основательно и широко используются как инструменты при исследовании ДНК и ДНП. В частности они широко используются при оценке доли ДНК хромосом, прочно связанной с белками.
ДНК-аза I из поджелудочной железы имеет молекулярный вес 62 000, относительно богата аспарагином и серином, требует для проявления активности ионов магния или марганца, оптимум pH около 8. Способна атаковать биспиральную ДНК, разрывая связь фосфорила с З'-углеродом на одной из цепей. При близкой локализации ряда таких разрывов может распасться вся биспиральная молекула, образуя «рваные», одноцепочечные концы.
Это обстоятельство стоит заметить для последующего рассмотрения гипотез о механизмах рекомбинации ДНК в главе V. В гидролизате, образующемся под действием малых концентраций ДНК-азы I, содержатся почти исключительно олиго-, а не мононуклеотиды, и расщепляется примерно до 25% всех межну-клеотидных связей.
ДНК-аза II из селезенки и других тканей животных имеет молекулярный вес 38 000, основной характер, содержит ковалентно связанный с белком глюкозамин, активируется малыми концентрациями ионов магния, но отнюдь не столь требовательна к ним, как ДНК-аза I. Оптимум pH близок к 5. Атакует как биспиральную, так и одноцепочечную ДНК, но некоторое предпочтение оказывает первой. В отличие от ДНК-азы I разрывает связь фосфорила с S'-углеродом, причем способна вызывать парные симметричные разрывы в биспиральной молекуле. При малых концентрациях энзима происходит быстрое расщепление до 10% межнуклеотидных связей. Подобно эндо-ДНК-азе I из Е. coli он ингибируется полирибонуклеотидами и особенно тРНК. Оптимум pH в слабокислой зоне наводит на мысль о преимущественном участии ДНК-азы II в процессах распада тканей и клеток, а также в разрушении микроорганизмов, происходящем при многих патологических явлениях в организме. Однако такой подход может оказаться слишком упрощенным, так как небольшая доля активности, сохраняемая ДНК-азой II при нейтральных pH, может
быть достаточной для выполнения in vivo других, более тонких функций.
Весьма деликатными представляются функции ряда экзо-ДНК-аз из бактерий и из тканей животных. В табл. 4 в качестве примера приведены три экзо-ДНК-азы Е. coli и ДНК-аза III из ядер клеток млекопитающих. Они, видимо, отщепляют участок цепи, содержащий повреждение, и расчищают места для действия ДНК-полимеразы (см. гл. V). Все эти нуклеазы расщепляют связь фосфорила с З'-углеродом и предпочитают одноцепочечную ДНК. ДНК-аза III из Е, coli замечательна также фосфомоно-эстеразной активностью. Обстоятельно изученная ДНК-аза III из ядер клеток костного мозга кролика имеет молекулярный вес 52 000 и требует ионов магния или марганца для проявления активности.
В предыдущем разделе уже рассматривалась 3'—*•5' и б'-^З'-экзонуклеазная активность ДНК-полимеразы I кишечной палочки и отмечалась ее роль в репарации повреждений ДНК и в исправлении ошибок при включении некомплементарных нуклеотидов. Оба вида экзонуклеазной активности ДНК-полимеразы состоят в расщеплении связи фосфорила с З'-углеродом. Ряд других ДНК-полимераз — II из Е. coli, фага Т-4 и др. — обладают только 3'-*-5'-экзонуклеазной активностью.
Пока остается не вполне ясным вопрос, не являются ли некоторые самостоятельные экзо-ДНК-азы бактерий, отщепляющие дезоксирибонуклеозид-5'-фосфаты в направлении б'-»-3', продуктами неглубокого гидролитического расщепления ДНК-полимераз при различных операциях по разрушению клеток и выделению энзимов. По крайней мере, часть находок 5'-»-3'-экзонуклеаз с молекулярным весом около 36 ООО можно объяснить таким образом. К ним относится экзо-ДНК-аза II кишечной палочки.
