Molecular Biology of the cell клетканың молекулалық биологиясы Алтыншы басылым, І том
жүктеу/скачать 52,26 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 320 5-тарау.
- 5.31-сурет ). 5.31-сурет. Эукариоттардағы ДНҚ репликациясының инициациясы.
| 5.30-сурет.
S.cerevisiae ашытқысының ІІІ хромосомасындағы репликацияның басталу нүктелері. Осы хромосома құрамында 180 гені бар ең кіші эукариоттық хромосома болып табылады. Оның құрамында репликацияның 18 басталу нүктелері болады және олар әртүрлі жиілікпен қолданылады. Қызыл түспен таңбаланғандары клетка бөлінулерінің 10% ғана, ал жасылдары клетка бөлінулерінің 90% қолданылады. 320 5-тарау. ДНҚ репликациясы, репарациясы және рекомбинациясы Ашытқыларда ДНҚ репликациясының инициациясына қажетті минималды ДНҚ тізбегі басталу нүктесіне кіші тізбектерді енгізу көмегімен анықталды. Басталу нүктесі ретінде қызмет ете алатын тізбектерде (1) басталу нүктелерін тану кешені немесе origin recognition complex – ORC атты мультисуббөліктік инициаторлық белокпен байланысу сайты, (2) аденин мен тиминнен тұратын оңай ажырайтын аудан, (3) ORC байланысуын оңайландыратын белоктың, кем дегенде, бір байланысу сайты болуы қа- жет ( 5.31-сурет ). 5.31-сурет. Эукариоттардағы ДНҚ репликациясының инициациясы. Осы механизм репликацияның әр басталу нүктесінің бір клетка циклында бір рет ғана активация- лануын қадағалайды. Реплика- цияның басталу нүктесі G 1 фаза- сында пререпликативтік кешен түзілген жағдайда ғана қолданыла алады. S фазасының басында маманданған киназа Mcm және ORC-ді фосфорильдеу көмегімен біріншісін активациялайды, ал екіншісін тежейді. Клетка келесі G1 фазасына өтпегенше жаңа пререпликативтік кешен түзіле алмайды, себебі байланысқан ORC дефосфорильденген күйде болады. Эукариоттық Mcm хе- ликазасының жетекші тізбекпен, ал бактериялық хеликазаның қа- лыңқы тізбек бойымен жүретініне назар аударыңыз. Айыр қозғала бастағанда ORC алынады және жаңа ORC-лер жаңадан реплика- цияланған басталу нүктелерімен тез арада байланысады. Бактерияда бір инициа- торлық белок бір реплика- ция- ның басталу нүктесімен байланысады да, реплика- тивтік айырдың жиналуы автоматты түрде жүретін сияқты. Эукариоттарда осы жағдай мүлдем басқа, себебі оларда айтарлықтай қиын мәселе бар: хромосомалардың репликациясы көптеген нүктелерде басталады. Барлық ДНҚ-лардың тек бір рет қана көшірілуі қалай реттеледі? Осы сұрақтың жауабы хеликазаның басталу нүктесіне тиелуі мен активациялану мә- нерінде жатыр. G 1 фазасында хеликаза ДНҚ-ға ORC-ның қасына тиеледі де пререплика- тивтік кешен түзеді. G 1 фазасының S фазасына өткенннен кейін арнайы протеинкиназа ХРОМОСОМАЛАРДА ДНҚ РЕПЛИКАЦИЯСЫНЫҢ ИНИЦИАЦИЯСЫ МЕН ОНЫҢ ІСКЕ АСЫРЫЛУЫ 321 хеликазаларды активациялайды. Осының нәтижесінде қос ДНҚ спиралінің ашылуы басқа белоктардың байланысуына жағдай жасайды. ДНҚ-ның репликациясын іске қосатын протеинкиназалар, кездейсоқ түрде, жаңа пререпликативтік кешеннің түзілуін тежейді. Олар осы процесті ORC белогын фосфо- рильдеу және басқа хеликазалардың байланысуын тежеу арқылы іске асырады. Клетка циклының осы екі фазасы ерекше болғандықтан репликацияның әр басталу нүктесі бір клетка циклы ішінде тек бір рет қана жұмыс істейді. Репликацияның басталу нүктелерін анықтайтын адам геномының ерекшеліктері әлі ашылуда Ашытқылар жағдайымен салыстырғанда, эукариоттардағы репликацияның басталу нүктелерінің анықтауыштарын табу оңай емес. Қазіргі таңда ұзындығы бірнеше мың нуклеотидтер жұбынан тұратын және репликацияның басталу нүктесі ретінде қызмет ете алатын адамның ДНҚ тізбектерін анықтауға болады. Осы басталу нүктелерін басқа хромосомалық аудандарға көшірген кезде де олар өз жұмысын атқара береді. Дегенмен, осындай ДНҚ тізбектерін салыстыру нәтижесінде репликацияның басталу нүктелерін анықтайтын спецификалық тізбектер табылмады. Осыған қарамастан, адамдағы ORC ашытқылардағы ORC-ғе ұқсас келеді және ол адам клеткасындағы репликацияны инициациялайды. Ашытқылардағы репликация процесінде маңызды рөл атқаратын белоктар адамда да маңызды болады. Ашытқы мен адамдағы инициация механизмдері бірдей болып көрінгенімен, хроматиннің құрылымы, транскрипциялық белсенділік немесе геномның ерекше қасиеттері ORC белоктарын тартуда орталық рөл атқарады. Дегенмен, біз үшін репликация инициациясы жайлы ашылатын жаңалықтар болашақтың ісі деп ойлаймыз. Репликативтік айырдан кейін жаңа нуклеосомалар құрастырылады Эукариоттарда ДНҚ репликациясының бірнеше қосымша аспектілері болады. Эукари- оттық хромосомаларда белок пен ДНҚ-ның қатынасы, шамамен, бірдей болады (4-та- рау). Хромосомалық дупликация тек ДНҚ репликациясын ғана емес, сонымен қатар, репликативтік айырдан кейін жаңа хромосомалық белоктардың жиналуын қажет етеді. Осы процесті нақты түсінуден біздің әлі алыс болғанымызға қарамастан, қазіргі таңда нуклеосомалардың қалай дупликацияланатыны белгілі. Клетка жаңа гистондық белок- тардың өте көп мөлшерін қажет етеді. Сондықтан эукариоттардың басым түрлерінде әр гистонның бірнеше гендері болады. Мысалы, омыртқалылар клеткаларында негізгі гистондарды кодтайтын 20 қайталмалы гендер жиынтықтары болады. Белоктардың басым бөлігі үздіксіз өндірілсе, гистондардың көпшілігі S фазада син- тезделеді. S фазада гистондар мРНҚ-ларының мөлшері 50 еседей артады және ДНҚ синтезі аяқталғаннан кейін гистондардың мРНҚ-сы бірнеше минут ішінде ыдырайды. Олардың тез арада ыдырауы 3’-ұшындағы құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты болады. Керісінше, гистондық белоктар өте тұрақты болады және клетка тіршілігі бойы сақтала алады. Репликативтік айыр жылжыған сайын ол ата-аналық хромосомадан өтуі тиіс. Клеткада эффективті репликация хроматинді ремодельдеуші кешендерді қажет етеді. Осындай кешендердің көмегімен репликативтік айыр тіпті жоғары конденсацияланған хроматиннен оңай өте алады. |