Tài liệu Cơ chế phân tử của sao chép DNA pdf

Ngoài ra còn có ít DNA làm khuôn m u.ẫ 3.

C ch phân t c a ơ ế ử ủ

sao chép DNA

1 Nguyên t c chung ắ

- DNA sao chép theo khuôn

u đi m:

+ V i phân t l n nh v y thì vi c t ngớ ử ớ ư ậ ệ ổ

h p theo khuôn s chính xác h nợ ẽ ơ

+ Ti t ki m đế ệ ược ezyme

+ Đ t hi u qu nhanhạ ệ ả

- Sao chép theo nguyên t c bán b o t nắ ả ồ

(semi-conservative) phân t DNA m iử ớ

đượ ổc t ng h p g m m t m ch cũ làmợ ồ ộ ạ

khuôn và m t m ch m i t ng h pộ ạ ớ ổ ợ

- Quá trình t ng h p DNA x y ra đòi h iổ ợ ả ỏ

ph i có “ m i “ (primer)ả ỗ

- Quá trình t ng h p x y ra theo chi u 5'ổ ợ ả ề

- 3'

2 Thí nghi m t ng h p nhân t o ệ ổ ợ ạ

DNA

Kornberg (1956) th c hi n ph n ngự ệ ả ứ

t ng h p DNA in vitro Trong quá trìnhổ ợ

t ng h p ông s d ng DNA polymeraseổ ợ ử ụ

I, 4 lo i desoxynucleotid triphosphateạ

(ATP, GTP, CTP, TTP), Mg2+ làm xúc tác Ngoài ra còn có ít DNA làm khuôn

m u.ẫ

3 Thí nghi m ch ng minh có s t ệ ứ ự ự

nhân đôi theo nguyên t c bán b o t n ắ ả ồ

Meselson, Stahl (1958) đã ch ng minhứ

ki u sao chép bán b o t n Nuôi E.coliể ả ồ nhi u th h trên môi trề ế ệ ườ có ngu nng ồ nit đ ng v n ng N15 Nh v y t t cơ ồ ị ặ ư ậ ấ ả DNA c a vi khu n đ u mang đ ng vủ ẩ ề ồ ị

n ng N15ặ thay cho N14 bình thường

Sau đó t bào đế ược chuy n sang môiể

trường ch ch a N14ỉ ứ nh , m u các tẹ ẫ ế bào đượ ấc l y ra theo nh ng kho ng th iữ ả ờ

gian đ u đ n và chi t táchề ặ ế DNA B ngằ

phươ pháp ly tâm trên thang n ngng ồ

độ CsCl, các lo i DNA n ng, nh vàạ ặ ẹ lai được tách ra

K t qu cho th y DNA n ng ban đ uế ả ấ ặ ầ (th h 0) ch a N15, sau m t l n phânế ệ ứ ộ ầ chia cho th h I v i DNA lai có tế ệ ớ ỷ

tr ng n m gi a DNA n ng N15ọ ằ ữ ặ

và DNA nh N14 Nói cách khác sau m tẹ ộ

l n sao chép phân t DNA m i ch aầ ử ớ ứ

m tộ n a mangữ N15 và m t n a N14.ộ ữ

Ở thế h IIệ m t n aộ ữ số phân tử

DNA là lai, n a còn l i là DNA nhữ ạ ẹ

N14 Thí nghi m này kh ng đ nh giệ ẳ ị ả

thuy t c a Watson và Crick là đúng t c 2ế ủ ứ

m ch DNA m tách ra, m i cái làmạ ẹ ỗ

khuôn đ t ng h p nên m ch m i bể ổ ợ ạ ớ ổ

sung

4 Di n bi n sao chép DNA nhi m ễ ế ở ễ

s c th E.coli ắ ể

Quá trình sao chép DNA E.Coli di n raở ễ qua hai giai đo n:ạ

4.1 Giai đo n kh i s (initiation) ạ ở ự

+ M xo n:ở ắ

E.coliquá trình b t đ u khi m t

protein B đ c hi u nh n bi t đi m kh iặ ệ ậ ế ể ở

s sao chép (replication orgine) ori vàự

g n vào trình t base đ c bi t đó.ắ ự ặ ệ Ti pế theo enzyme gyrase (m t lo iộ ạ

topoisomerase) c tắ DNA làm tháo

xo n 2ắ ở phía c aủ protein B Trong khi

2 phân tử enzyme gyrase chuy n đ ngể ộ

ngược chi u nhau so v i đi m ori thì 2ề ớ ể phân t c a enzyme helicase tham giaử ủ

tách m ch t o ch ba sao chép Helicaseạ ạ ẻ

s d ng năng lử ụ ượng ATP làm đ t cácứ

liên k t hydro gi a 2 base b t c p v iế ữ ắ ặ ớ

nhau

+ Các protein làm căng m chạ SSB

(single-strand binding protein) g n vàoắ các m ch đ n DNA làm chúng tách nhau,ạ ơ

th ng ra và ngăn không cho ch p l iẳ ậ ạ

ho c xo n đ vi c sao chép đặ ắ ể ệ ược dễ

dàng

+ T ng h p m i (primer) d c tr ng choổ ợ ồ ặ ư quá trình kéo dài chu i làỗ

DNA polymerase ch ho t đ ng khi đã cóỉ ạ ộ

m i, nên trồ ước khi t ng h p chu iổ ợ ỗ

thì ph i có qua trình t ng h p m i M iả ổ ợ ồ ồ

là m t đo n kho ng 9 -10 nu, có th làộ ạ ả ể DNA ho c ARN.ặ

4.2 Giai đo n n i dài (elongation) ạ ố

Do tính ch t đ i song song nên khi táchấ ố

ra thành 2 m ch đ n khuôn thì m tạ ơ ộ

m ch có đ u 3’, m ch kia có đ u 5’ạ ầ ạ ầ nên

đ đ m b o hể ả ả ướng sao chép c a DNAủ theo chi u 5’ề -3’ thì s polymer hóa d aự ự vào 2 m ch khuôn DNA di n ra khácạ ễ

nhau

M ch khuôn có đ u 3’ạ ầ được DNA

polymerase III g n vàoắ và t ng h pổ ợ

ngay m ch b sung 5’-3’ạ ổ hướng vào

ch ba sao chép M ch khuôn này đẻ ạ ượ c

g i là m ch khuôn trọ ạ ước, còn m ch m iạ ớ

đượ ổc t ng h p g i là m ch trợ ọ ạ ướ c

(leading strand)

m ch có đ u 5’

Ở ạ ầ (m ch khuôn sau)ạ

vi c t ng h p ph c t p h n và th cệ ổ ợ ứ ạ ơ ự

hi n t ch ba sao chép hệ ừ ẻ ướng ra ngoài

đ đ m b o đúng hể ả ả ướng 5’-3’ Khi

m chạ kép tách ra ở g nầ chẻ ba sao chép , enzyme primase g nắ m iồ

(primer) ARN kho ngả 10 nucleotid có trình tự bổ sung v iớ m chạ khuôn

DNA-polymerase III n i theo m i ARN,ố ồ theo hướng ngược v i ch ba sao chép,ớ ẻ

t ng h p các đo n ng n 1000-2000ổ ợ ạ ắ

nucleotid, g i là các đo n Okazakiọ ạ

(người phát hi n là Reiji Okazaki) DNAệ polymerase n i dài đo n Okazaki đ nố ạ ế

khi g p ARN m i phía trặ ồ ước thì d ngừ

l i, r i lùi ra sau ti p t c t ng h p tạ ồ ế ụ ổ ợ ừ ARN m iồ m iớ đượ t oc ạ nên g nầ

chẻ ba sao chép

Ti pế theo DNA-polymerase I nhờ

ho tạ tính exonuclease 5’-3’ c tắ bỏ

m iồ ARN, l pắ các nucleotid c aủ

DNA vào chỗ tr ngố và th cự hi nệ

polymer hóa hướ 5’-3’ Đo nng ạ DNA

ng nắ 10 nucleotid này còn hở 2 đ u,ầ chỗ hở đượ n ic ố nh enzyme ligaseờ

c a DNA m ch đủ ạ ượ ổc t ng h p t chợ ừ ẻ

ba sao chép hướng ra ngoài đượ ổ c t ng

h p ch m h n nên g i là m ch sauợ ậ ơ ọ ạ

(lagging strand)

Quá trình sao chép DNA E.coli di n raở ễ

v i t c đ r t nhanh, có th đ t đ nớ ố ộ ấ ể ạ ế

50.000 nucleotid/phút