2) топоизомеразой
3) лигазой (+)
4) полимеразой
Фрагменты Оказаки образуются при синтезе ДНК на отстающей цепи, поскольку ДНК-полимераза удлиняет новую цепь только в направлении 5′→3′. После перемещения репликационной вилки отдельные участки синтезируются последовательно от РНК-праймеров, поэтому между соседними фрагментами сохраняются одноцепочечные разрывы — ники с 3′-гидроксильной и 5′-фосфатной группами.
ДНК-лигаза катализирует образование фосфодиэфирной связи между этими концами, превращая фрагменты Оказаки в непрерывную цепь ДНК. Реакция требует активации 5′-фосфатной группы; у эукариот лигазы обычно используют АТФ, а у ряда бактерий встречаются НАД+-зависимые ферменты. Перед лигированием РНК-праймеры удаляются, а образовавшиеся промежутки заполняются ДНК-полимеразой.
Другие ферменты репликационного комплекса выполняют иные функции: хеликаза разделяет цепи ДНК, топоизомераза устраняет возникающее сверхспиральное напряжение, праймаза синтезирует РНК-праймер, а полимераза присоединяет дезоксирибонуклеотиды. Поэтому именно лигаза обеспечивает финальное ковалентное соединение соседних фрагментов, а не их первоначальный синтез.
| Фермент или фактор | Основная функция | Связь с фрагментами Оказаки |
|---|---|---|
| ДНК-лигаза | Соединяет 3′-ОН и 5′-фосфат соседних участков ДНК с образованием фосфодиэфирной связи | Устраняет ники и формирует непрерывную отстающую цепь |
| ДНК-полимераза | Синтезирует ДНК на матрице в направлении 5′→3′, используя праймер | Удлиняет каждый фрагмент и заполняет промежутки после удаления РНК-праймеров |
| Праймаза | Синтезирует короткие РНК-праймеры | Инициирует образование каждого нового фрагмента на отстающей цепи |
| Хеликаза | Разрывает водородные связи между комплементарными цепями ДНК | Создаёт одноцепочечные матрицы для работы репликационного комплекса |
| Топоизомераза | Снимает сверхспирализацию и торсионное напряжение перед репликационной вилкой | Обеспечивает продвижение вилки, но не соединяет фрагменты |
| РНКаза H и FEN1 | Удаляют РНК-праймеры и фланкирующие участки при созревании фрагментов | Подготавливают разрывы и промежутки к заполнению полимеразой и последующему лигированию |
Нарушение функции ДНК-лигаз или связанных с ними этапов созревания фрагментов приводит к накоплению одноцепочечных разрывов и геномной нестабильности. Для корректной репликации необходима последовательность процессов: праймирование, удлинение, удаление праймера, заполнение промежутка и лигирование. Таким образом, лигаза завершает репарационно-репликативное созревание отстающей цепи, но не синтезирует саму ДНК.