Replikatsiya – genetik axborotni o‘tkazish usuli

83
23-rasm.

DNK replikatsiyasi yarim konservativ mexanizmini isbotlovchi
tajriba. Probirkada shtrixlab qo‘ilgan joylar DNKning sentrifugalashdan
keingi holatini ko‘rsatadi.
15
N – DNK si bor E coli nishonlamagan azot (
14
N H
4
Cl) li muhitga
ko‘chirib o‘tkazilsa, birinchi avlod hujayralari 
15
N – DNK va 
14
N – DNK
zichliklari o‘rtasidagi oraliq zichlikka ega bo‘ladi; ikkinchi avlod
hujayralarida ikki xil – oraliq zichlikda va yengil bo‘ladigan DNK (
14
N
- DNK) topiladi. Olingan natijalar bitta qiz DNKda ikkita ona zanjir,
ikkinchi DNKda ikkita yangi sintezlangan zanjirlar bo‘lishi kerak deb
hisoblangan replikatsiyaning konservativ usulini inkor qildi. M.
Mezelson va F. Stal tajribalari replikatsiyaning dispers usulini – tasodifan
bog‘langan qiz DNKda qisqa ona zanjir DNK, yangi zanjir DNK
bo‘lishini ham inkor qilishga imkon berdi.
Eukariotik DNK replikatsiyasi bir vaqtda juda ko‘p nuqtalarda
birdaniga boshlanadi (ularning soni mingdan ortiq bo‘lishi mumkin).
Har bir shunday nuqtalardan qarama-qarshi tomonlarga birdaniga ikkita
replikativ ayri harakatlanadi. Buning natijasida eukariotik
xromosomaning replikatsiyasi bakterial xromosomaga nisbatan juda tez
sodir bo‘ladi.
Replikatsiyada 1956-yilda Artur Kornberg tomonidan ochilgan
ferment DNK-polimeraza I ishtirok etadi. U DNK zanjiri oxiriga
dezoksiribonukleotid qoldiqlarini ketma-ket biriktirishini katalizlaydi,
bir vaqtda neorganik pirofosfat ajralib chiqadi:
Mg
(dNMP)n + dNTP
↔
(nNMP)
n+1
+ PP
→
DNK uzaygan DNK

84
DNKning sintezi 4 ta dezoksiribonukleotidtrifosfatlar bo‘lgan
taqdirdagina amalga oshiriladi, agarda ulardan bittasi bo‘lmasa ham
sintez sodir bo‘lmaydi. Ferment 4 ta dezoksiribonukleozid 5
1
-
trifosfatlarning birontasini tegishli 5
1
-difosfat yoki 5-monofosfatlarga
almashtirilgan vaqtda ta’sir etmaydi. Shuningdek, ribonukleozid-5-
trifosfatlar bilan ham reaksiya ketmaydi. Mg
+2 
ionlarining bo‘lishi shart.
DNK-polimeraza yangi dezoksiribonukleotidlarning kovalent
bog‘lanishini katalizlaydi, u 
α
-fosfat guruhning erkin 3
1
– gidroksil
oxiriga birikishi orqali amalga oshiriladi; demak, DNK zanjiri sintezi
5
1
→
3
1
yo‘nalishida amalga oshiriladi. DNK-polimeraza ta’siri uchun
qolip, tomizg‘i DNK bo‘lishi shart.
DNK-polimeraza yangi DNK sintezini tomizg‘i DNKsiz amalga
oshira olmaydi. U mavjud zanjirni uzaytirishi mumkin va faqat matritsa
bo‘lgan taqdirdagina o‘z vazifasini bajaradi.
Nukleotidlar tomizg‘i zanjirga qolip zanjirdagi nukleotidlar ketma-
ketligiga mos holda, Uotson – Krikning komplementarlik qoidasiga
rioya qilgan tartibda birikadilar. Qolip zanjirning qaysi qismida timin
joylashgan bo‘lsa, qiz zanjirida adenin birikadi va aksincha, xuddi shu
yo‘l bilan qolip zanjirda guanin qoldig‘i bo‘lsa, uning to‘g‘risiga qiz
zanjirda sitozin birikadi va aksincha.
Lekin, hozirgi kungacha replikatsiya jarayoni haqida to‘liq va aniq
ma’lumotlar yo‘q. Replikatsiya jarayonining barcha bosqichlari juda
tez va o‘ta aniqlik bilan kechadi. 20 ta replikativ ferment va omillardan
iborat bo‘lgan kompleksni DNK-replikaza sistemasi yoki replisoma deb
ataladi. 3 xil DNK-polimeraza – I, II, III mavjud. DNK zanjiri
elongatsiyasiga, asosan, DNK-polimeraza III javobgardir.
DNK-polimeraza I va DNK-polimeraza III uch xil fermentativ
faollikka egadirlar. Polimeraz faollikdan tashqari ular 5
1
→
3
1 
va 3
1
→
5
1 
ekzonukleaz faollikka egadirlar, ya’ni ular DNK oxiridan
nukleotidlarni uzib tashlashlari mumkin.
DNK- polimeraza IIning vazifasi hali ma’lum emas. Replikatsiya
davrida hosil bo‘lgan DNKning ko‘p qismi bo‘lakchalar holatida bo‘ladi.
Bu bo‘lakchalar okazaki fragmentlari deb yuritiladi va 1000-2000
nukleotid qoldiqlarini o‘zida saqlaydi. Bu fragmentlar uzlukli
replikatsiya natijasida hosil bo‘lib, keyinchalik bir-birlari bilan
bog‘lanadilar.
DNKning bitta zanjiri uzluksiz 5
1
→
3
1 
yo‘nalishida replikatsiya
qilinadi, ya’ni replikativ ayri yo‘nalishi bo‘yicha, bu zanjir boshlovchi
zanjir deb ataladi. Boshqa zanjir uzlukli, qisqa fragmentlar hosil qilib
sintezlanadi, yangi monomerlarning 3
1
-oxiriga biriktiradi, ya’ni
replikativ ayri yo‘nalishiga qarama-qarshi. Keyin okazaki fragmentlari
bir-biri bilan topoizomeraza fermenti yordamida tikiladi va ortda
qoluvchi zanjirni hosil qiladi.

85
Okazaki fragmentlarining sintezi uchun tomizg‘i sifatida qolip
DNKga komplementar bo‘lgan RNKning kichik bo‘laklari zarur. Bu
RNK 5
1
→
3
1
yo‘nalishida ATF, GTF, STF, UTFlardan praymaza fermenti
yordamida hosil bo‘ladi. Odatda RNK-tomizg‘i bir necha ribonukleotid
qoldiqlaridan iborat bo‘ladi. Keyin ularga DNK-polimeraza III 1000-
2000 dezoksiribonukleotid qoldiqlarini ulaydi va Okazaki fragmentini
hosil qiladi, RNK tomizg‘i DNK polimeraza I ning 5
1
→
3
1
ekzonukleaza
faolligi asosida uzib tashlanadi (24-rasm).
Okazaki fragmenti ortda qoluvchi DNK zanjiriga DNK-ligaza
fermenti yordamida birikadi, reaksiya ATF ni sarflash bilan boradi, ya’ni
DNK-ligaza Okazaki fragmentlarini qolip DNKga komplementar
ravishda bog‘laydi.

Download 4,12 Mb.