Строение репликационной вилки

ДНК-полимеразы не могут начинать синтез ДНК на матрице, а способны только добавлять новые дезоксирибонуклеотидные звенья к 3'-концу уже имеющейся полинуклеотидной цепи. Такую заранее образованную цепь, к которой добавляются нуклеотиды, называют затравкой (или праймером). Короткую РНК-затравку синтезирует из рибонуклеозидтрифосфатов фермент, не обладающий корректирующей активностью и называемый ДНК-праймазой. Праймазная активность может принадлежать либо отдельному ферменту, либо одной из субьединиц ДНК-полимеразы.

Установлено, что дочерние цепи ДНК растут только в направлении 5'→3', т.е. всегда удлиняется 3'-конец затравки, а матрица считывается ДНК-полимеразой в направлении 3'→ 5'.

Синтез ДНК происходит непрерывно только на одной из матричных цепей. На второй цепи ДНК синтезируется сравнительно короткими фрагментами - от 100 до 1000 нуклеотидов, названными "фрагментами Оказаки" по имени открывшего их ученого - Тунеко Оказаки.

С одиночными цепями ДНК связываются специальные белки, дестабилизирующие спираль (SSB -single strand binding proteins). Они не позволяют им сомкнуться. Для того, чтобы репликационная вилка могла продвигаться вперед, вся еще не удвоенная часть ДНК должна была бы очень быстро вращаться. Белки ДНК-топоизомеразы вносят одноцепочечные или двуцепочечные разрывы, позволяющие цепям ДНК разделиться, а затем заделывают эти разрывы. На рисунке ниже показано расположение цепей и молекул ферментов во время репликации.

Спираль расплетается ДНК-хеликазой; этому процессу помогают
ДНК-топоизомераза, раскручивающая цепи ДНК, и множество молекул
дестабилизирующего белка (SSB), связывающихся с обеими одиночными
цепями ДНК. В области вилки действуют две ДНК-полимеразы - на
ведущей и отстающей цепи. На ведущей цепи ДНК-полимераза
работает непрерывно, а на отстающей фермент время от времени прерывает
и вновь возобновляет свою работу, используя короткие РНК-затравки,
синтезируемые ДНК-праймазой.