2) 5’-конца запаздывающей (+)
3) 3’-конца лидирующей
4) 3’-конца запаздывающей
Правильный ответ — недорепликация 5′-конца запаздывающей цепи. ДНК-полимераза удлиняет дочернюю цепь только в направлении 5′→3′ и не способна начать синтез без свободной 3′-ОН-группы праймера. При репликации запаздывающая цепь образуется фрагментами Оказаки; после удаления последнего РНК-праймера на самом конце линейной хромосомы не остается участка, от которого могла бы начаться достройка ДНК. Поэтому на дочерней молекуле возникает недореплицированный 5′-конец запаздывающей цепи.
Этот феномен называют проблемой репликации концов линейных хромосом. Он компенсируется теломеразой — РНК-зависимой ДНК-полимеразой, которая удлиняет 3′-конец теломерной цепи, используя собственную РНК-матрицу; затем праймаза и ДНК-полимераза синтезируют комплементарный участок. В большинстве соматических клеток активность теломеразы низкая, поэтому теломеры постепенно укорачиваются, что приводит к репликативному старению, остановке клеточного цикла или апоптозу.
Теломеры представляют собой повторяющиеся нуклеотидные последовательности на концах хромосом, связанные с белковым комплексом shelterin. Их критическое укорочение нарушает защиту хромосомных концов, повышает риск слияний хромосом и геномной нестабильности. В опухолевых клетках реактивация теломеразы или альтернативное удлинение теломер позволяет поддерживать пролиферацию.
| Компонент или процесс | Особенность | Биологическое значение |
|---|---|---|
| Лидирующая цепь | Синтезируется непрерывно в направлении 5′→3′ | Не формирует терминальный разрыв по механизму удаления последнего праймера запаздывающей цепи |
| Запаздывающая цепь | Синтезируется фрагментами Оказаки | Именно после удаления терминального праймера остается недостроенный 5′-конец |
| Теломеры | Повторяющиеся последовательности на концах хромосом | Защищают хромосомные концы от распознавания как двуцепочечных разрывов ДНК |
| Теломераза | Обратная транскриптаза с собственной РНК-матрицей | Удлиняет теломерный 3′-конец и частично компенсирует концевую недорепликацию |
| Соматические клетки | Обычно обладают низкой активностью теломеразы | Характерно постепенное укорочение теломер и ограничение числа делений |
| Стволовые, герминативные и опухолевые клетки | Теломераза часто активна | Поддерживается длительная пролиферация и относительная стабильность длины теломер |
Таким образом, причина укорочения теломер связана не с направлением работы ДНК-полимеразы как таковым, а с невозможностью заполнить участок после удаления крайнего праймера. Указанный механизм является фундаментальным свойством репликации линейной ДНК. Баланс между укорочением теломер и активностью теломеразы определяет репликативный потенциал клетки.