Мезанизм репликативного синтеза

Две молекулы бета-белка входят в состав репликативного комплекса вслед за белками гамма-комплекса , связываясь с ДНК позади белков гамма-комплекса и оставляя 3'-конец праймера доступным для ДНК-полимеразы. Димер бета-белка образует кольцо вокруг молекулы ДНК и стимулирует АТРазную активность белков гамма-комплекса. Функциональный аналог бета-белка ( белок гена 45 бактериофага Т4 ) образует такую же пространственную структуру, охватывающую молекулу ДНК тремя молекулами. Молекулярная масса белка 45 составляет 2/3 от таковой бета-мономера, и их аминокислотные последовательности негомологичны друг другу. Тем не менее, четвертичные структуры этих полипептидов и механизмы их функционирования обладают большим сходством. Бета-белки и белки гамма-комплекса, будучи связанными с дуплексом праймер-матрица, обеспечивают присоединение к этому комплексу минимального фермента ДНК-полимеразы . Затем ДНК- полимераза при наличии доступных четырех дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, используя праймер для инициации синтеза ДНК, с высокой эффективностью синтезирует цепь ДНК, комплементарную ДНК-матрице. Те же самые белки участвуют и в синтезе отстающей цепи ДНК . В этом случае прерывистый синтез ДНК многократно инициируется на большом количестве праймеров, и ДНК синтезируется в виде фрагментов Оказаки длиной около 1000 нт. Синтез затравок, представляющих собой короткие последовательности РНК, обеспечивает продукт гена dnaG (белок 61 фага Т4 ). ДНК- полимераза начинает элонгацию цепей ДНК, присоединяя первый дезоксирибонуклеозидмонофосфат к 3'-концевому нуклеотиду РНК- затравки. В процессе элонгации участвуют бета-белок и белки гамма-комплекса, которые перемещаются вдоль молекулы ДНК вместе с каталитической субъединицей ДНК-полимеразы. Ведущая и отстающая цепи ДНК реплицируются координированно, что обеспечивается димеризацией ДНК-полимеразных комплексов. В таком димере, который образуется при участии тау-белка, один ДНК- полимеразный комплекс осуществляет непрерывный синтез ведущей цепи ДНК, а другой - фрагментов Оказаки отстающей цепи. Для димеризации ДНК-полимеразы III E. coli необходим тау-белок, в то время как продукт гена 43 бактериофага Т4 , по-видимому, изначально находится в виде димера. Другое различие репликативных комплексов E. coli и фага Т4 заключается в том, что холофермент ДНК-полимеразы E. coli сохраняется в виде стабильного комплекса и в отсутствие ДНК, тогда как холофермент Т4-ДНК-полимеразы существует только в присутствии матрицы.