Interested Article - Репликация по типу катящегося кольца

Репликация по типу катящегося кольца приводит к образованию множества копий исходной кольцевой молекулы нуклеиновой кислоты.

Репликация по типу катящегося кольца (раскручивающегося рулона) ( англ. Rolling circle replication ) — процесс однонаправленной репликации нуклеиновой кислоты , в ходе которого быстро синтезируются множественные копии кольцевых молекул ДНК или РНК , например, плазмид , геномов бактериофагов и кольцевых РНК вироидов . Некоторые вирусы эукариот также подвергают свой геном репликации по такому механизму.

Репликация кольцевой ДНК

Схема репликации по типу катящегося кольца

Репликация ДНК по типу катящегося кольца инициируется специальным белком - ферментом , кодируемым ДНК плазмиды или бактериофага, который разрывает одну из цепей двунитевой кольцевой молекулы в сайте DSO ( англ. double-strand origin ). Инициаторный белок связывается с 5'- фосфатным концом разорванной цепи, а свободная 3'- OH группа служит праймером для синтеза ДНК ДНК-полимеразой III . Используя неразорванную цепь как шаблон, репликации подвергается вся кольцевая молекула ДНК, замещая разорванную цепь, представляющую одноцепочечную ДНК. Замещение разорванной цепи осуществляется кодируемой реципиентом хеликазой PcrA в присутствии кодируемого плазмидой фактора инициации репликации.

Продолжительный синтез ДНК приводит к образованию множества одноцепочечных линейных копий исходной ДНК в виде продолжительных последовательностей ДНК, называемых . Линейные копии могут перейти в двуцепочечную кольцевую молекулу посредством следующего процесса.

Сначала инициаторный белок производит другой разрыв, терминируя тем самым синтез другой (лидирующей) цепи. Затем РНК-полимераза и ДНК-полимераза III реплицируют одноцепочечную SSO-ДНК ( англ. single-stranded origin ), формируя новое двуцепочечное кольцо. После этого ДНК-полимераза I заменяет праймер на ДНК, а ДНК-лигаза сшивает концы, образуя тем самым окончательную двуцепочечную ДНК.

Репликация по типу катящегося кольца нашла широкое применение как в академических исследованиях, так и в биотехнологии , и этот механизм был успешно использован для амплификации ДНК из очень небольших количеств ДНК исходного образца.

Вирусология

Некоторые вирусы реплицируют свою ДНК в хозяйской клетке посредством репликации по типу катящегося кольца. Например, вирус герпеса человека 6 типа (HHV-6) экспрессирует серию «ранних генов», которые, как полагают, вовлечены в этот процесс . Образующиеся в ходе такой репликации длинные конкатемеры разделяются рибозимами между регионами pac-1 и pac-2 HHV-6 в процессе формирования отдельных вирионов .

Примечания

Arbuckle, Jesse. The molecular biology of human herpesvirus-6 latency and telomere integration (англ.) // Microbes and infection : journal. — Vol. 13 , no. 8—9 . — doi : . — . — PMC .
Cloning human herpes virus 6A genome into bacterial artificial chromosomes and study of DNA replication intermediates (англ.) : journal.