Mavzu: hayotning molekulyar asoslari

NUKLEIN KISLOTALAR VA OQSILLAR BIOSINTEZI

DNK biosintezi (replikatsiya)

Replikatsiya - genetik axborotni o‘tkazish usuli

Uotson - Krikning gipotezasiga asosan DNK qo‘sh spiralining har bir zanjiri komplementar qiz zanjirlar hosil qilishda qolip (matritsa) vazifasini o‘taydi. Bunda ona DNKga o‘xshash ikkita ikki zanjirli qiz DNK molekulasi hosil bo‘ladi, ularning har bir molekulasi bitta o‘zgarmagan ona DNK zanjirini saqlaydi. Uotson - Krik gipotezasi Met Mezelson va Franklin Stal tomonidan 1957-yilda bajarilgan tajribalar bilan tasdiqlangan.

Tekshirish natijalari shuni ko‘rsatdiki, Uotson - Krik gipotezasiga to‘la rioya qilgan holda har bir qiz DNK dupleksi hujayraning 2 ta ko‘payish siklidan keyin bitta ona zanjir, bitta yangi hosil bo‘lgan DNK qiz zanjirini saqlar ekan. Replikatsiyaning bunday mexanizmini yarim konservativ replikatsiya deb ataldi, chunki har bir qiz DNKda faqat bitta ona zanjir saqlangan. DNK replikatsiyasini yarim konservativ mexanizmi ichak tayoqchalari ustida olib borilgan tajribalarda tasdiqlandi. E coli kulturasi avlodlari birdan-bir azot manbai 15N 15NH4Cl li muhitda o‘stiriladi. Natijada E coli hujayralarini tarkibiga kiradigan barcha azot saqlovchi moddalar odatdagi 14N saqlaydigan DNK tarkibida 15N saqlaydigan DNK ga nisbatan katta zichlikka ega bo‘ladi va uni saqlaydigan DNK ga nisbatan katta zichlikka ega bo‘lib, bu jarayonni sentrifugalash yo‘li bilan aniqlash mumkin.

Replikatsiyada 1956-yilda Artur Kornberg tomonidan ochilgan ferment DNK-polimeraza I ishtirok etadi.

DNK-polimeraza yangi dezoksiribonukleotidlarning kovalent bog‘lanishini katalizlaydi, u a-fosfat guruhning erkin 31 - gidroksil oxiriga birikishi orqali amalga oshiriladi; demak, DNK zanjiri sintezi 51 ——31 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 51— 31 va 31— 51 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 51—31 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 31-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.

Okazaki fragmentlarining sintezi uchun tomizg‘i sifatida qolip DNKga komplementar bo‘lgan RNKning kichik bo‘laklari zarur. Bu RNK 51— 31 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 51— 31 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.

Qo‘sh spiralning qayta aylantirilishi va ikkala zanjirning bir-biri bilan qayta bog‘lanib olmasligi uchun ma’lum masofada ushlab turilishi bir necha maxsus oqsillar yordamida amalga oshiriladi.

Xelikaza (helix - spiral) fermenti DNKning replikativ ayri yaqinidagi qisqa bo‘laklarini yechib beradi. Buning uchun 2 ATF gidrolizidan hosil bo‘ladigan energiya kerak.

Har bir ajralgan zanjirga bir necha molekula DNKni bog‘lovchi oqsil birikadi, u komplementar juftlar hosil bo‘lishi va qayta zanjirlarning birikishiga to‘sqinlik qiladi.

Qisqa ajralish va birikishlar DNK-giraza fermenti yordamida sodir bo‘ladi. U xelikazaga replikatsiya uchun DNKni qayta aylantirishga yordam beradi.