II. TÁI BẢN DNA
2. Tái bản DNA prokaryote
2.2 Giai đoạn kéo dà
2.2.1 Tổng hợp mồi RNA
Các DNA polymerase chỉ có thể tổng hợp DNA bằng cách kéo dài một mồi RNA đã bắt cặp sẵn trên khuôn. Như đã biết, mồi này được tổng hợp nhờ hoạt tính của enzyme primase có trong phức hợp primosome.
2.2.2 Sự tổng hợp mạch mới diễn ra theo kiểu bán gián đoạn, kéo dài mồi RNA
DNA polymerase III là một phức hợp dimer. Mỗi phần gồm nhiều đơn vị gắn với nhau, chịu trách nhiệm tổng hợp một mạch đơn DNA nhằm đảm bảo cho tốc độ tổng hợp của cả hai mạch bằng nhau. Đơn vị α có hoạt tính polymerase thật sự. Đơn vị ε có chức
năng đọc sửa nhờ hoạt tính exonuclease 3’- 5’, từ đó làm tăng tính chính xác trong tái bản. Đơn vị β giúp gắn polymerase vào DNA. Đây là nhân tố duy trì, khác nhau ở hai mạch khuôn, quy định độ dài của đoạn DNA được tổng hợp ở mạch tới (dài) khác với ở mạch chậm (ngắn).
DNA polymerase III bắt đầu tái bản trên mỗi mạch khuôn bằng cách gắn vào mạch (nhờ đơn vị β) và lắp các nucleotide bổ sung vào vị trí tương ứng, kéo dài đoạn mồi RNA đã bắt cặp sẵn trên khuôn từ đầu 3’OH tự do của mồi (nhờ đơn vị α). Các DNA polymerase có tính đặc hiệu cao, chỉ thêm nucleotide vào đầu 3’OH của mạch đang tổng hợp.
Ngoài chức năng polymer hóa theo hướng 5’ - 3’, DNA polymerase III còn có khả năng sửa sai nhờ hoạt tính exonuclease theo hướng 3’- 5’. Exonuclease là hoạt tính enzyme cắt DNA từ đầu mút một mạch. Trên đường di chuyển để tổng hợp mạch mới, nếu gặp chỗ nucleotide vừa lắp sai vị trí, DNA polymerase III sử dụng hoạt tính exonuclease 3’- 5’ cắt lùi lại để bỏ nucleotide sai và lắp cái đúng vào rồi tiếp tục tái bản (đơn vị ε).
Quá trình tái bản DNA ở E.coli diễn ra với tốc độ nhanh, có thể đến 50.000 nucleotide/phút.
2.2.3 Hoàn chỉnh sợi mới tổng hợp
Trên mạch chậm, sau khi mỗi đoạn DNA được kéo dài, mồi RNA bị dời đi nhờ hoạt tính exonuclease 5’–3’ của DNA polymerase I và sẽ bị enzyme RNase H phân hủy. Các chỗ trống mà mồi để lại sẽ được thay bằng trình tự DNA một cách chính xác nhờ kết hợp hoạt tính polymerase 5’ – 3’ (kéo dài đầu 3’ của đoạn Okazaki trước) với hoạt tính exonuclease 3’ – 5’ (đọc và sửa sai) của DNA polymerase I. Cuối cùng, ligase sẽ nối tất cả các đoạn DNA trên mạch mới tổng hợp lại với nhau.