მოლეკულურ გენეტიკაში დნმ, რნმ და ცილის სინთეზის პროცესები აღწერის მოხერხებულობისთვის იყოფა სამ ეტაპად: დაწყება, გახანგრძლივება და დასრულება. ეს ეტაპები აღწერს სხვადასხვა მექანიზმს სხვადასხვა სინთეზირებული მოლეკულებისთვის, თუმცა ისინი ყოველთვის გულისხმობენ პროცესის დასაწყისს, მსვლელობას და დასასრულს. რეპლიკაციის შეწყვეტა არის დნმ-ის მოლეკულების სინთეზის დასასრული.
შეწყვეტის ბიოლოგიური როლი
დაწყება და შეწყვეტა არის სინთეზირებული ჯაჭვის ზრდის საწყისი და საბოლოო საზღვრები, რომელიც ხორციელდება დრეკადობის ეტაპზე. პროცესის დასრულება ჩვეულებრივ ხდება იქ, სადაც მთავრდება შემდგომი სინთეზის ბიოლოგიური მიზანშეწონილობა (მაგალითად, რეპლიკონის ან ტრანსკრიპტონის ბოლო ადგილზე). ამავდროულად, შეწყვეტა ასრულებს 2 მნიშვნელოვან ფუნქციას:
- არ იძლევა სინთეზს გასცდეს მატრიცის ჯაჭვის კონკრეტულ მონაკვეთს;
- ათავისუფლებს ბიოსინთეზურ პროდუქტს.
ამგვარად, მაგალითად, ტრანსკრიფციის პროცესში (რნმ-ის სინთეზი დნმ-ის შაბლონზე დაფუძნებული), შეწყვეტა არ იძლევა საშუალებას გადაკვეთოს პროცესი კონკრეტული გენის ან ოპერონის საზღვარზე. ATწინააღმდეგ შემთხვევაში, დარღვეული იქნებოდა მესენჯერი რნმ-ის სემანტიკური შინაარსი. დნმ-ის სინთეზის შემთხვევაში, შეწყვეტა ინარჩუნებს პროცესს ერთი რეპლიკონის ფარგლებში.
ასე რომ, შეწყვეტა არის ერთ-ერთი მექანიზმი მატრიქსის მოლეკულების სხვადასხვა მონაკვეთების ბიოსინთეზის იზოლაციისა და მოწესრიგების შესანარჩუნებლად. გარდა ამისა, პროდუქტის გამოშვება საშუალებას აძლევს ამ უკანასკნელს შეასრულოს თავისი ფუნქციები, ასევე აბრუნებს სისტემას პირვანდელ მდგომარეობაში (ფერმენტული კომპლექსების მოწყვეტა, მატრიცის სივრცითი სტრუქტურის აღდგენა და ა.შ.).
რა არის დნმ-ის სინთეზის შეწყვეტა
დნმ-ის სინთეზი ხდება რეპლიკაციის დროს, უჯრედში გენეტიკური მასალის გაორმაგების პროცესში. ამ შემთხვევაში, ორიგინალური დნმ იხსნება და მისი თითოეული ჯაჭვი ახლის (ქალიშვილის) შაბლონად ემსახურება. შედეგად, ორი სრულფასოვანი დნმ-ის მოლეკულა წარმოიქმნება ერთი ორჯაჭვიანი სპირალის ნაცვლად. ამ პროცესის დასრულება (დასრულება) პროკარიოტებსა და ევკარიოტებში განსხვავებულად ხდება ქრომოსომის რეპლიკაციის მექანიზმებში და ბირთვული უჯრედების ნუკლეოიდებში გარკვეული განსხვავებების გამო.
როგორ მუშაობს რეპლიკაცია
პროტეინების მთელი კომპლექსი ჩართულია რეპლიკაციაში. ძირითად ფუნქციას ასრულებს სინთეზის ფერმენტი დნმ პოლიმერაზა, რომელიც კატალიზებს მზარდი ჯაჭვის ნუკლეოტიდებს შორის ფოსფოდიესტერული ბმების წარმოქმნას (ეს უკანასკნელი შერჩეულია კომპლემენტარობის პრინციპით). მუშაობის დასაწყებად დნმ პოლიმერაზას სჭირდება პრაიმერი - პრაიმერი, რომელიც სინთეზირებულია დნმ პრიმაზას მიერ.
ამ მოვლენას წინ უძღვის დნმ-ის დაშლა და მისი ჯაჭვების გამოყოფა,რომელთაგან თითოეული სინთეზის მატრიცას ემსახურება. ვინაიდან ეს უკანასკნელი შეიძლება მოხდეს მხოლოდ 5'-დან 3' ბოლომდე, ერთი ღერი ხდება წამყვანი (სინთეზი მიმდინარეობს წინ და განუწყვეტლივ), ხოლო მეორე ღერო ჩამორჩება (პროცესი ხორციელდება საპირისპირო მიმართულებით და ფრაგმენტულად.). ფრაგმენტებს შორის უფსკრული შემდგომში აღდგენილია დნმ ლიგაზას მიერ.
ორმაგი სპირალის გახსნას დნმ ჰელიკაზა ფერმენტი ახორციელებს. ეს პროცესი ქმნის Y- ფორმის სტრუქტურას, რომელსაც რეპლიკაციის ჩანგალი ეწოდება. შედეგად მიღებული ერთჯაჭვიანი რეგიონები სტაბილიზდება ეგრეთ წოდებული SSB პროტეინებით.
შეწყვეტა არის დნმ-ის სინთეზის შეჩერება, რომელიც ხდება ან რეპლიკაციის ჩანგლების შეხვედრის შედეგად, ან ქრომოსომის დასასრულის მიღწევისას.
შეწყვეტის მექანიზმი პროკარიოტებში
პროკარიოტებში რეპლიკაციის დასრულება ხდება გენომის შესაბამის წერტილში (დამთავრების ადგილი) და განისაზღვრება ორი ფაქტორით:
- რეპლიკაციის ჩანგლის შეხვედრა;
- ტერ-საიტები.
ჩანგლების შეკრება ხდება იმ შემთხვევაში, თუ დნმ-ის მოლეკულას აქვს დახურული წრიული ფორმა, რაც დამახასიათებელია პროკარიოტების უმეტესობისთვის. უწყვეტი სინთეზის შედეგად, თითოეული ჯაჭვის 3' და 5' ბოლოები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ცალმხრივი რეპლიკაციისთვის, შესატყვისი წერტილი იგივეა, რაც საწყისი ადგილი (OriC). ამ შემთხვევაში, სინთეზირებული ჯაჭვი, როგორც იქნა, ტრიალებს რგოლის მოლეკულას, უბრუნდება საწყის წერტილს და ხვდება თავის 5'-ბოლომდე. ორმხრივი რეპლიკაციით (სინთეზი ერთდროულად მიმდინარეობს ორი მიმართულებით OriC წერტილიდან), შეხვედრაჩანგლები და ბოლოების შეერთება ხდება რგოლის მოლეკულის შუაში.
რგოლების შეერთება ხორციელდება დნმ ლიგაზას მიერ. ეს ქმნის სტრუქტურას, რომელსაც კათეკანი ეწოდება. ერთი ჯაჭვის რღვევის შემოღებით, დნმ-ის გირაზა წყვეტს რგოლებს და რეპლიკაციის პროცესი სრულდება.
ტერ-საიტები ასევე მონაწილეობენ რეპლიკაციაში. ისინი განლაგებულია 100 ბაზის წყვილის მიღმა, სადაც ჩანგლები ხვდებიან. ეს რეგიონები შეიცავს მოკლე თანმიმდევრობას (23 bp), რომელსაც აკავშირებს tus გენის ცილოვანი პროდუქტი, რაც ბლოკავს რეპლიკაციის ჩანგლის შემდგომ წინსვლას.
რეპლიკაციის შეწყვეტა ევკარიოტულ უჯრედში
და ბოლო მომენტი. ევკარიოტებში ერთი ქრომოსომა შეიცავს რეპლიკაციის დაწყების რამდენიმე წერტილს და შეწყვეტა ხდება ორ შემთხვევაში:
- როდესაც საპირისპირო მიმართულებით მოძრავი ჩანგლები ეჯახება;
- თუ ქრომოსომის ბოლოა მიღწეული.
პროცესის ბოლოს, გამოყოფილი დნმ-ის მოლეკულები უკავშირდება ქრომოსომულ ცილებს და თანმიმდევრულად ნაწილდება ქალიშვილ უჯრედებს შორის.
