2) старт, стоп
3) инициации, элонгации, терминации (+)
4) профазы, метафазы, анафазы, телофазы
Репликация — это матричный синтез дочерних молекул ДНК, обеспечивающий точную передачу генетической информации перед делением клетки. В классическом представлении она включает инициацию, элонгацию и терминацию. Процесс является полуконсервативным: каждая дочерняя двуцепочечная молекула содержит одну исходную и одну вновь синтезированную цепь, причём ДНК-полимераза присоединяет нуклеотиды только в направлении 5′→3′.
На стадии инициации распознаются участки начала репликации, формируется репликационная вилка, а геликаза разделяет комплементарные цепи ДНК. Праймаза синтезирует короткий РНК-праймер, от которого ДНК-полимераза начинает построение новой цепи. Во время элонгации происходит последовательное присоединение дезоксирибонуклеотидов: ведущая цепь синтезируется непрерывно, а отстающая — прерывисто в виде фрагментов Оказаки, которые затем соединяются ДНК-лигазой.
Терминация означает завершение копирования репликона, удаление праймеров, заполнение образовавшихся участков ДНК и окончательное соединение фрагментов. У эукариот репликация начинается во множестве участков-репликаторов, а при копировании линейных хромосом особое значение имеет теломераза, поддерживающая теломерные повторы. Последовательности профаза — метафаза — анафаза — телофаза относятся к фазам митоза, тогда как инициация, элонгация и терминация описывают этапы молекулярного синтеза ДНК.
| Стадия | Основные события | Ключевые белки и ферменты | Результат |
|---|---|---|---|
| Инициация | Распознавание точки начала репликации и локальное расплетание двойной спирали | ORC у эукариот, DnaA у бактерий, геликаза | Формирование репликационной вилки |
| Праймирование | Создание короткого стартового участка, необходимого для работы ДНК-полимеразы | Праймаза; у эукариот комплекс Pol α–праймаза | Образование свободного 3′-OH-конца |
| Элонгация ведущей цепи | Непрерывный синтез комплементарной цепи в направлении 5′→3′ | ДНК-полимеразы, скользящий зажим PCNA или β-clamp | Построение непрерывной дочерней цепи |
| Элонгация отстающей цепи | Прерывистый синтез фрагментов Оказаки с последующим удалением РНК-праймеров | ДНК-полимеразы, RNase H, FEN1, ДНК-лигаза | Формирование единой непрерывной цепи после сшивания фрагментов |
| Терминация | Схождение репликационных вилок, завершение синтеза и разрешение топологических напряжений | Топоизомеразы, системы терминации, ДНК-лигаза | Получение двух дочерних молекул ДНК |
| Теломерное завершение у эукариот | Поддержание концевых участков линейных хромосом после удаления последнего праймера | Теломераза, содержащая собственную РНК-матрицу | Стабильность хромосомных концов и предотвращение их укорочения |
Нарушения отдельных этапов репликации активируют контрольные точки клеточного цикла и могут приводить к остановке пролиферации или апоптозу. Ошибки, не исправленные корректирующей активностью ДНК-полимераз и системами репарации несоответствий, формируют точечные мутации и нестабильность генома. Поэтому последовательность инициация — элонгация — терминация имеет не только описательное, но и диагностическое значение при анализе дефектов репликации, наследственных синдромов репарации и опухолевого генома.