5.5: Репликация хромосомы
Прежде чем клетка сможет разделиться, она должна точно реплицировать все свои хромосомы, включая ДНК и связанные с ней гистоновые и негистоновые белки. Этот процесс начинается с многочисленных точек начала репликации во время S-фазы клеточного цикла в каждой хромосоме клетки одновременно. Некоторые нуклеотиды могут выступать в качестве точек начала репликации, но эти последовательности недостаточно четко определены — особенно у сложных, многоклеточных, эукариотических видов. Участок ДНК, который охватывает точку старта репликации и два соответствующих ей места окончания репликации, где соседние репликативные вилки в конечном итоге сливаются, называется репликоном. Репликация ДНК прогрессирует таким образом, одновременно во множестве точек старта, пока не достигнет теломер, у которых есть собственный специализированный процесс репликации. К этому моменту, когда клетка находится в M-фазе и готова к разделению, хромосомная масса клетки успешно удвоилась.
По мере того как репликация ДНК прогрессирует, синтезируются новые гистоновые белки и образуются новые частицы гистонового ядра. Эти белки так же важны для хромосомы, как и ДНК, поскольку гистоны имеют решающее значение для физической структуры хромосомы.
Точки начала репликации
Репликация ДНК начинается с определенных нуклеотидных последовательностей, называемых точками начала репликации. Эти сайты взаимодействуют со специализированными белками-инициаторами, которые начинают процесс разделения и репликации ДНК. Обнаружение и подсчет этих последовательностей оказались трудной задачей, особенно в сложных, многоклеточных, эукариотических видах. Например, большой размер генома человека потребует десятков тысяч точек начала репликации во всех хромосомах. Однако подсчет этих сайтов затруднен, поскольку нет четкого консенсуса относительно конкретных последовательностей точек старта. Вероятно, точки начала репликации определяются сочетанием нуклеотидных последовательностей, различных белков и структуры хроматина.
Репликация гистонов
Гистоны — это белки, которые отвечают за упаковку ДНК в хроматин, а затем в хромосомы. Таким образом, гистоны имеют решающее значение для физической структуры и функционирования эукариотической хромосомы. Во время репликации хромосом необходимо также синтезировать новые гистоны, чтобы упаковать новую ДНК в нуклеосомы. По мере продвижения вилки репликации новые и старые гистоны произвольно собираются для дочерних клеток.
