2) РНК-лигаза
3) РНК-полимераза
4) ДНК-полимераза (+)
Репликация ДНК — это матричный синтез дочерней молекулы на основе комплементарности азотистых оснований. Непосредственное присоединение дезоксирибонуклеотидов к растущей цепи катализирует ДНК-полимераза. Фермент использует матричную цепь ДНК, праймер со свободной 3′-ОН-группой и дНТФ; синтез происходит в направлении 5′→3′. Поскольку две цепи ДНК антипараллельны, ведущая цепь формируется непрерывно, а отстающая — в виде фрагментов Оказаки.
Репликативные ДНК-полимеразы обеспечивают также высокую точность копирования за счёт отбора комплементарных нуклеотидов и, у многих ферментов, корректорной 3′→5′-экзонуклеазной активности. После удаления РНК-праймеров промежутки заполняются ДНК, а ДНК-лигаза соединяет соседние фрагменты фосфодиэфирной связью. Остальные перечисленные ферменты участвуют преимущественно в транскрипции, обратной транскрипции или сшивании нуклеиновых кислот, но не катализируют основной этап репликации ДНК.
| Фермент | Основной субстрат и матрица | Катализируемый процесс | Роль в обмене нуклеиновых кислот |
|---|---|---|---|
| Репликативная ДНК-полимераза | дНТФ; матрица ДНК | Синтез ДНК 5′→3′ от праймера | Основной фермент репликации генома |
| ДНК-полимеразы репарации | дНТФ; повреждённый или разорванный участок ДНК | Заполнение одноцепочечного промежутка | Участвуют в исправлении повреждений и поддержании стабильности генома |
| РНК-полимераза | рНТФ; матрица ДНК | Синтез РНК 5′→3′ | Транскрипция генов; не формирует дочернюю ДНК |
| Обратная транскриптаза | дНТФ; матрица РНК или ДНК | Синтез ДНК на матрице РНК | Репликация ретровирусов и работа теломеразы; не является обычным ферментом репликации клеточной ДНК |
| ДНК-лигаза | Концы фрагментов ДНК | Замыкание разрывов в сахарофосфатном остове | Соединяет фрагменты Оказаки, но не добавляет новые нуклеотиды по матрице |
| РНК-лигаза | Концы молекул РНК | Сшивание фрагментов РНК | Участвует в отдельных процессах созревания и репарации РНК, но не в синтезе ДНК |
Следовательно, ключевым диагностическим признаком фермента репликации является матричный синтез ДНК из дезоксирибонуклеотидов с обязательным удлинением праймера. В прокариотах основную репликативную функцию выполняет ДНК-полимераза III, а у эукариот — комплексы с участием полимераз δ и ε. Нарушение точности или активности этих ферментов повышает частоту мутаций и может приводить к геномной нестабильности. Термины ДНК-полимераза и обратная транскриптаза не являются взаимозаменяемыми: первая копирует ДНК при репликации, вторая синтезирует ДНК по РНК-матрице.