2) в ядре (+)
3) в лизосомах
4) на рибосомах
У эукариот основная репликация ДНК происходит в ядре, преимущественно в синтетической фазе клеточного цикла (S-фазе). В этот период каждая молекула ДНК копируется по полуконсервативному принципу: дочерняя молекула содержит одну исходную и одну вновь синтезированную цепь. Процесс начинается в участках начала репликации и включает работу хеликазы, праймазы, ДНК-полимераз, лигазы и ферментов коррекции ошибок.
ДНК-полимераза присоединяет нуклеотиды только в направлении 5′→3′, поэтому на одной матричной цепи формируется непрерывная лидирующая цепь, а на другой — фрагменты Оказаки, которые затем объединяются ДНК-лигазой. Ядерная локализация обеспечивает копирование геномной ДНК перед делением клетки и поддержание стабильности наследственной информации. Нарушения репликации или репарации ДНК приводят к мутациям, хромосомной нестабильности, наследственным синдромам и могут способствовать развитию опухолей.
| Структура или система | Локализация ДНК | Особенности репликации или функции |
|---|---|---|
| Ядерный геном эукариот | Ядро | Реплицируется в S-фазе клеточного цикла; ДНК организована в хроматин и имеет множество точек начала репликации. |
| Митохондриальный геном | Митохондрии цитоплазмы | Реплицируется независимо от ядерного генома; кодирует часть белков окислительного фосфорилирования и имеет материнское наследование. |
| Геном бактерий | Нуклеоид в цитоплазме | Репликация обычно начинается с одной точки на кольцевой хромосоме и не связана с ядерной мембраной. |
| Лизосомы | Цитоплазматические органеллы | Содержат гидролитические ферменты и не являются местом физиологической репликации клеточной ДНК. |
| Рибосомы | Цитоплазма и шероховатая эндоплазматическая сеть | Осуществляют трансляцию — синтез белка по матрице мРНК; копирование ДНК на рибосомах не происходит. |
| Контроль репликации | Ядро и клеточный цикл | Точность поддерживается proofreading-активностью полимераз и системами репарации; дефекты контроля выявляются по мутационной нагрузке и геномной нестабильности. |
Таким образом, для клеток человека ядерная локализация является основным и классическим признаком репликации геномной ДНК. Исключение составляют митохондрии, обладающие собственным небольшим геномом, а также прокариоты, у которых отсутствует оформленное ядро. Репликацию не следует смешивать с транскрипцией и трансляцией: синтез РНК происходит при участии ДНК-матрицы, а синтез белка — на рибосомах. В лабораторной практике активность клеток в S-фазе может оцениваться по включению аналогов тимидина, например BrdU или EdU, и методом проточной цитометрии по содержанию ДНК.