Ori-независимая репликация

Ori-независимая репликация (сигма-механизм). Этот механизм репликации, известный под образным названием «катящееся кольцо» (англ, rolling circle, RC), впервые описан в середине 1980-х годов на примере плазмиды рТ181 Staphylococcus aureus. Первоначально его считали крайне редким, хотя уже тогда было известно, что подобным же образом реплицируются звДНК-бактериофаги, например фаг фХ174. Напомним, что главная особенность тета-механизма заключается в том, что локус Ori распознается и расплетается специфическими белками; на обеих нитях синтезируются праймеры, и ДНК продолжает расплетаться перед репликационной вилкой. В отличие от тета-механизма, главная особенность сигма-механизма состоит в том, что синтез ведущей нити начинается в точке разреза одной из комплементарных нитей ДНК. Репликационная вилка имеет специфическую структуру, а отстающая нить не образуется до тех пор, пока не закончена сборка ведущей нити. Наконец, инициа — торный Rep-белок и репликаторный локус здесь иные, чем при тета-механизме. Тем не менее в сигма-механизме, как и в тета-механизме используются бактериальные факторы репликации — геликаза, РНК-полимераза, ДНК-полимераза и гираза, которые образуют органеллу репликации — реплисому.

Основные шаги сигма-механизма изображены на рис. 29. Инициаторный Rep — белок связывается с «двунитевым» ориджином Dso (сокр. от англ, double-strand origin). Помимо сайта длиной 30 нуклеотидов для связывания Rep-белка, локус Dso содержит сайт для однонитевого разреза ДНК. Иногда (например, в плазмидах рТ181 и рС194) эти сайты примыкают друг к другу. В других случаях (например, в плазмидах рЕ194 и pLSl) их разделяет последовательность протяженностью в 85 нуклеотидов. В результате связывания с Rep-белком ДНК в локусе Dso изгибается и образует двойную шпильку, что обнажает сайт для однонитевого разреза. Rep-белок наносит разрез в минус-нити ДНК и ковалентно прикрепляется к образовавшемуся 5′-кон — цу при помощи остатка тирозина, расположенного в его активном центре. Одновременно с разрезанием ДНК он привлекает в локус Dso геликазу, SSB-белки (сокр. от англ, single-strand binding — связывающиеся с однонитевой ДНК) и ДНК-полимеразу Pol III. ДНК в точке разреза начинает наращиваться на З’-конце с помощью ДНК — полимеразы до тех пор, пока старая ведущая нить полностью не вытеснится новой. Тогда Rep-белок отрезает вытесненную нить ввДНК в месте соединения старой и новой ведущих нитей (что соответствует скопированному участку разреза).