Tài liệu Cơ chế phân tử của sao chép DNA pdf

C ch phân t c aơ ế ử ủ sao chép DNA 1. Nguyên t c chungắ - DNA sao chép theo khuôn. u đi m: Ư ể + V i phân t l n nh v y thì vi c t ngớ ử ớ ư ậ ệ ổ h p theo khuôn s chính xác h nợ ẽ ơ + Ti t ki m đ c ezymeế ệ ượ + Đ t hi u qu nhanhạ ệ ả - Sao chép theo nguyên t c bán b o t nắ ả ồ (semi-conservative) phân t DNA m iử ớ đ c t ng h p g m m t m ch cũ làmượ ổ ợ ồ ộ ạ khuôn và m t m ch m i t ng h pộ ạ ớ ổ ợ - Quá trình t ng h p DNA x y ra đòi h iổ ợ ả ỏ ph i có “ m i “ (primer)ả ỗ - Quá trình t ng h p x y ra theo chi u 5'ổ ợ ả ề - 3'. 2. Thí nghi m t ng h p nhân t oệ ổ ợ ạ DNA Kornberg (1956) th c hi n ph n ngự ệ ả ứ t ng h p DNA in vitro. Trong quá trìnhổ ợ t ng h p ông s d ng DNA polymeraseổ ợ ử ụ I, 4 lo i desoxynucleotid triphosphateạ (ATP, GTP, CTP, TTP), Mg2+ làm xúc tác. Ngoài ra còn có ít DNA làm khuôn m u.ẫ 3. Thí nghi m ch ng minh có s tệ ứ ự ự nhân đôi theo nguyên t c bán b o t nắ ả ồ Meselson, Stahl (1958) đã ch ng minhứ ki u sao chép bán b o t n. Nuôi E.coliể ả ồ nhi u th h trên môi tr ngề ế ệ ườ có ngu nồ nit đ ng v n ng N15. Nh v y t t cơ ồ ị ặ ư ậ ấ ả DNA c a vi khu n đ u mang đ ng vủ ẩ ề ồ ị n ng N15ặ thay cho N14 bình th ng.ườ Sau đó t bào đ c chuy n sang môiế ượ ể tr ng ch ch a N14ườ ỉ ứ nh , m u các tẹ ẫ ế bào đ c l y ra theo nh ng kho ng th iượ ấ ữ ả ờ gian đ u đ n và chi t táchề ặ ế DNA. B ngằ ph ngươ pháp ly tâm trên thang n ngồ độ CsCl, các lo i DNA n ng, nh vàạ ặ ẹ lai đ c tách ra.ượ K t qu cho th y DNA n ng ban đ uế ả ấ ặ ầ (th h 0) ch a N15, sau m t l n phânế ệ ứ ộ ầ chia cho th h I v i DNA lai có tế ệ ớ ỷ tr ng n m gi a DNA n ng N15ọ ằ ữ ặ và DNA nh N14. Nói cách khác sau m tẹ ộ l n sao chép phân t DNA m i ch aầ ử ớ ứ m tộ n a mangữ N15 và m t n a N14.ộ ữ Ở thế h IIệ m t n aộ ữ số phân tử DNA là lai, n a còn l i là DNA nhữ ạ ẹ N14. Thí nghi m này kh ng đ nh giệ ẳ ị ả thuy t c a Watson và Crick là đúng t c 2ế ủ ứ m ch DNA m tách ra, m i cái làmạ ẹ ỗ khuôn đ t ng h p nên m ch m i bể ổ ợ ạ ớ ổ sung. 4. Di n bi n sao chép DNA nhi mễ ế ở ễ s c th E.coliắ ể Quá trình sao chép DNA E.Coli di n raở ễ qua hai giai đo n:ạ 4.1. Giai đo n kh i s (initiation)ạ ở ự + M xo n:ở ắ E.coliquá trình b t đ u khi m tỞ ắ ầ ộ protein B đ c hi u nh n bi t đi m kh iặ ệ ậ ế ể ở s sao chép (replication orgine) ori vàự g n vào trình t base đ c bi t đó.ắ ự ặ ệ Ti pế theo enzyme gyrase (m t lo iộ ạ topoisomerase) c tắ DNA làm tháo xo n 2ắ ở phía c aủ protein B. Trong khi 2 phân tử enzyme gyrase chuy n đ ngể ộ ng c chi u nhau so v i đi m ori thì 2ượ ề ớ ể phân t c a enzyme helicase tham giaử ủ tách m ch t o ch ba sao chép. Helicaseạ ạ ẻ s d ng năng l ng ATP làm đ t cácử ụ ượ ứ liên k t hydro gi a 2 base b t c p v iế ữ ắ ặ ớ nhau. + Các protein làm căng m chạ SSB (single-strand binding protein) g n vàoắ các m ch đ n DNA làm chúng tách nhau,ạ ơ th ng ra và ngăn không cho ch p l iẳ ậ ạ ho c xo n đ vi c sao chép đ c dặ ắ ể ệ ượ ễ dàng. + T ng h p m i (primer) d c tr ng choổ ợ ồ ặ ư quá trình kéo dài chu i làỗ DNA polymerase ch ho t đ ng khi đã cóỉ ạ ộ m i, nên tr c khi t ng h p chu iồ ướ ổ ợ ỗ thì ph i có qua trình t ng h p m i. M iả ổ ợ ồ ồ là m t đo n kho ng 9 -10 nu, có th làộ ạ ả ể DNA ho c ARN.ặ 4.2. Giai đo n n i dài (elongation)ạ ố Do tính ch t đ i song song nên khi táchấ ố ra thành 2 m ch đ n khuôn thì m tạ ơ ộ m ch có đ u 3’, m ch kia có đ u 5’ạ ầ ạ ầ nên đ đ m b o h ng sao chép c a DNAể ả ả ướ ủ theo chi u 5’ề -3’ thì s polymer hóa d aự ự vào 2 m ch khuôn DNA di n ra khácạ ễ nhau. M ch khuôn có đ u 3’ạ ầ đ c DNAượ polymerase III g n vàoắ và t ng h pổ ợ ngay m ch b sung 5’-3’ạ ổ h ng vàoướ ch ba sao chép. M ch khuôn này đ cẻ ạ ượ g i là m ch khuôn tr c, còn m ch m iọ ạ ướ ạ ớ đ c t ng h p g i là m ch tr cượ ổ ợ ọ ạ ướ (leading strand). m ch có đ u 5’Ở ạ ầ (m ch khuôn sau)ạ vi c t ng h p ph c t p h n và th cệ ổ ợ ứ ạ ơ ự hi n t ch ba sao chép h ng ra ngoàiệ ừ ẻ ướ đ đ m b o đúng h ng 5’-3’. Khiể ả ả ướ m chạ kép tách ra ở g nầ chẻ ba sao chép , enzyme primase g nắ m iồ (primer) ARN kho ngả 10 nucleotid có trình tự bổ sung v iớ m chạ khuôn. DNA-polymerase III n i theo m i ARN,ố ồ theo h ng ng c v i ch ba sao chép,ướ ượ ớ ẻ t ng h p các đo n ng n 1000-2000ổ ợ ạ ắ nucleotid, g i là các đo n Okazakiọ ạ (ng i phát hi n là Reiji Okazaki). DNAườ ệ polymerase n i dài đo n Okazaki đ nố ạ ế khi g p ARN m i phía tr c thì d ngặ ồ ướ ừ l i, r i lùi ra sau ti p t c t ng h p tạ ồ ế ụ ổ ợ ừ ARN m iồ m iớ đ cượ t oạ nên g nầ chẻ ba sao chép. Ti pế theo DNA-polymerase I nhờ ho tạ tính exonuclease 5’-3’ c tắ bỏ m iồ ARN, l pắ các nucleotid c aủ DNA vào chỗ tr ngố và th cự hi nệ polymer hóa h ngướ 5’-3’. Đo nạ DNA ng nắ 10 nucleotid này còn hở 2 đ u,ầ chỗ hở đ cượ n iố nh enzyme ligaseờ c a DNA m ch đ c t ng h p t chủ ạ ượ ổ ợ ừ ẻ ba sao chép h ng ra ngoài đ c t ngướ ượ ổ h p ch m h n nên g i là m ch sauợ ậ ơ ọ ạ (lagging strand). Quá trình sao chép DNA E.coli di n raở ễ v i t c đ r t nhanh, có th đ t đ nớ ố ộ ấ ể ạ ế 50.000 nucleotid/phút. . C ch phân t c aơ ế ử ủ sao chép DNA 1. Nguyên t c chungắ - DNA sao chép theo khuôn. u đi m: Ư ể + V i phân t l n nh v y thì vi c. l n phân ệ ứ ộ ầ chia cho th h I v i DNA lai có tế ệ ớ ỷ tr ng n m gi a DNA n ng N15ọ ằ ữ ặ và DNA nh N14. Nói cách khác sau m tẹ ộ l n sao chép phân