Tài liệu Cơ chế phân tử của sao chép DNA pdf

C ch phân t c aơ ế ử ủ
sao chép DNA
1. Nguyên t c chungắ
- DNA sao chép theo khuôn.
u đi m: Ư ể
+ 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 đ c ezymeế ệ ượ
+ 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
đ c t ng h p g m m t m ch cũ làmượ ổ ợ 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 oệ 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 tệ ứ ự ự
nhân đôi theo nguyên t c bán b o t nắ 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 tr ngề ế ệ ườ có ngu nồ

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 th ng.ườ
Sau đó t bào đ c chuy n sang môiế ượ ể
tr ng ch ch a N14ườ ỉ ứ nh , m u các tẹ ẫ ế
bào đ c l y ra theo nh ng kho ng th iượ ấ ữ ả ờ
gian đ u đ n và chi t táchề ặ ế DNA. B ngằ
ph ngươ pháp ly tâm trên thang n ngồ
độ CsCl, các lo i DNA n ng, nh vàạ ặ ẹ
lai đ c tách ra.ượ
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 mễ ế ở ễ
s c th E.coliắ 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 tỞ ắ ầ ộ
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
ng c chi u nhau so v i đi m ori thì 2ượ ề 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 l ng ATP làm đ t cácử ụ ượ ứ
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 đ c dặ ắ ể ệ ượ ễ
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 tr c khi t ng h p chu iồ ướ ổ 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 h ng sao chép c a DNAể ả ả ướ ủ
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 đ c DNAượ
polymerase III g n vàoắ và t ng h pổ ợ
ngay m ch b sung 5’-3’ạ ổ h ng vàoướ
ch ba sao chép. M ch khuôn này đ cẻ ạ ượ
g i là m ch khuôn tr c, còn m ch m iọ ạ ướ ạ ớ
đ c t ng h p g i là m ch tr cượ ổ ợ ọ ạ ướ
(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 h ng ra ngoàiệ ừ ẻ ướ
đ đ m b o đúng h ng 5’-3’. Khiể ả ả ướ
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 h ng ng c v i ch ba sao chép,ướ ượ 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
(ng i phát hi n là Reiji Okazaki). DNAườ ệ
polymerase n i dài đo n Okazaki đ nố ạ ế
khi g p ARN m i phía tr c thì d ngặ ồ ướ ừ
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 đ cượ t oạ 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 h ngướ 5’-3’. Đo nạ DNA
ng nắ 10 nucleotid này còn hở 2 đ u,ầ
chỗ hở đ cượ n iố nh enzyme ligaseờ
c a DNA m ch đ c t ng h p t chủ ạ ượ ổ ợ ừ ẻ
ba sao chép h ng ra ngoài đ c t ngướ ượ ổ
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.