2) разрезает цепи ДНК
3) убирает суперспирализацию
4) расплетает цепи ДНК (+)
Геликаза — АТФ-зависимый фермент, который продвигается вдоль ДНК в области репликационной вилки и разрывает водородные связи между комплементарными основаниями. В результате двойная спираль расплетается на две матричные цепи, что обеспечивает доступ ДНК-полимеразы к каждой из них. У прокариот основным репликативным ферментом является DnaB, у эукариот активная геликаза входит в состав комплекса CMG, центральным компонентом которого служит комплекс MCM2–7.
Геликаза не присоединяет нуклеотиды и не гидролизует фосфодиэфирные связи, поэтому синтез новой цепи относится к функции ДНК-полимеразы, а разрезание ДНК — к нуклеазам или топоизомеразам. Возникающее перед репликационной вилкой торсионное напряжение и положительная суперспирализация устраняются топоизомеразами, которые временно разрывают одну или обе цепи ДНК и затем восстанавливают их целостность. Одноцепочечные участки, образованные геликазой, стабилизируются белками SSB у бактерий или RPA у эукариот.
| Компонент репликационного аппарата | Основная функция | Механистический признак |
|---|---|---|
| Геликаза | Разделение двух цепей ДНК | АТФ-зависимое расплетание двойной спирали с разрывом водородных связей |
| ДНК-полимераза | Синтез дочерней цепи | Последовательное присоединение дезоксирибонуклеотидов к 3′-концу праймера |
| Праймаза | Образование стартового участка синтеза | Синтез короткого РНК-праймера на матричной цепи |
| Топоизомераза I | Снижение торсионного напряжения | Временный одноцепочечный разрыв и последующее воссоединение ДНК |
| Топоизомераза II | Устранение суперспирализации и разделение переплетённых молекул | АТФ-зависимый временный двуцепочечный разрыв |
| SSB/RPA | Стабилизация расплетённых участков | Связывание с одноцепочечной ДНК без её расщепления |
| Экзонуклеаза | Удаление нуклеотидов или праймеров | Гидролиз фосфодиэфирных связей с конца цепи |
Работа геликазы является первым обязательным этапом локального раскрытия матрицы в репликационной вилке. Её активность координируется с праймазой и ДНК-полимеразами, обеспечивая непрерывный синтез ведущей цепи и фрагментарный синтез отстающей цепи. Нарушение функции репликативной геликазы приводит к задержке репликации, репликационному стрессу и повышению риска геномной нестабильности.