Nguồn gốc, quá trình tiến
hóa của DNA và hệ thống
nhân đôi DNA (p-2)
Sự tiến hóa của các cơ chế đặc
thù liên quan đến sự nhân đôi
của DNA: Hai nghiên cứu điển
hình.

Sự hiểu biết thêm của chúng ta về
nguồn gốc và sự tiến hóa của DNA
và bộ máy nhân đôi DNA chắc
chắn sẽ thu được nhiều ích lợi từ
việc giải trình tự các hệ gene mới,
đặc biệt là từ protist và virus. Tuy
nhiên việc đào sâu hiểu biết của
chúng ta về "lô gic mang tính lịch
sử" ẩn trong nhiều mặt khác nhau
của chính quá trình nhân đôi cũng
rất quan trọng. Điều này đòi hỏi
nhiều số liệu thực nghiệm hơn trên
một số lượng các sinh vật lớn hơn
để có được những tri thức mới từ
sinh học phân tử so sánh. Chúng ta
sẽ kết thúc chương này bằng việc
thảo luận hai ví dụ minh họa cho
nhận định này:


primer in vitro. Hơn nữa DNA
polymerase α không có hoạt tính
sửa Nu 3'->5' exonuclease cần thiết
cho việc copy DNA một cách chính
xác. Vì vậy quá trình xử lý đoạn
Okazaki ở Eu. đòi hỏi đoạn RNA
primer và cả đoạn DNA có khả
năng chứa lỗi do DNA polymerase
α tổng hợp phải bị loại bỏ. Quá
trình này liên quan đến hoạt động
kế tiếp nhau của ba protein: RPA,
Dna2 và FEN-1. DNA polymerase
δ trước tiên sẽ thế chỗ đoạn RNA
primer và đoạn DNA do DNA
polymerase α tổng hợp. Chuỗi
DNA đơn sau đó sẽ được bao bọc
bởi RPA, có chức năng vừa ức chế
quá trình thế chỗ của DNA
polymerase δ tiếp tục vừa kích
thích hoạt động của protein Dna2.
Chuỗi Nu bị thế chỗ sau đó có thể
bị cắt bởi hoạt tính endonuclease
của Dna2, chừa lại một đuôi chuỗi
đơn ngắn và cuối chúng chuỗi này
sẽ bị phân hủy bởi flap-
endonuclease FEN-1. (Hình 7)

Điều thú vị là RPA, Dna2 và FEN-
1 được bảo tồn ở Archaea mặc dù
thiếu vắng gene tương đồng DNA

với ở Pro.)
Hình 7: Tổng hợp đoạn Okazaki ở
ba lãnh giới và ở T4. Ở vi khuẩn và
ở T4 chuỗi Okazaki được tổng hợp
nhanh và có chiều dài lớn bởi một
DNA polymerase duy nhất, sử dụng
RNA primer. Ở Eu. đoạn Okazaki
được tổng hợp chậm và có chiều
dài ngắn lần lượt bởi primase 2
tiểu phần, một DNA pol. không có
khả năng đọc lỗi và một DNA Pol.
δ/ ε. RNA primer là đường gạch
đậm, mũi tên đậm ám chỉ đoạn
DNA được tổng hợp bởi Pol. alpha.
Các lỗi giả định quy cho Pol. α
được chỉ định bằng các dấu sao. Ở
Archaea, phân tích trên máy tính
gợi ý rằng một primase giống như
ở Eu. tổng hợp RNA primer và
chuỗi DNA được kéo dài bằng
DNA Pol thuộc họ B (hoặc họ D).
Các bằng chứng thực nghiệm nói
lên rằng tốc độ tổng hợp DNA ở
Archea khá nhanh trong khi chiều
dài đoạn Okazaki là như nhau ở
Archaea và Eukarya.


này giúp tạo cấu trúc replisome của
Pro., hoặc nó bổ sung cho sự thiếu
vằng của một trong hai enzyme
tổng hợp DNA (PolC) có ở các vi
khuẩn khác (ví dụ Bacillus
subtilis). Mặt khác, trong giả thuyết
về sự thay thế các protein cổ tham
gia quá trình nhân đôi bởi DnaB và
Pol III, ta có thể hình dung phần
dài hơn ở đuôi C là một mẹo mà
các protein này tìm ra để buộc tải
kẹp phải tương tác với chúng thay
vì tương tác với các protein trong
hệ thống nhân đôi cổ (gần giống
như protein P của bacteriophage γ
buộc protein ức chế DnaA phải
tương tác với nó thay vì với DnaC).
Tuy nhiên tình huống này bị đối
chọi bởi sự phân bố có giới hạn của
phần dài hơn đầu C ở lãnh giới vi
khuẩn. Rõ ràng chúng ta muốn biết
nhiều hơn về các phức replisome
hiện diện ở vi khuẩn và để hiểu
chúng liên quan về mặt tiến hóa
như thế nào để tìm ra ý nghĩa của
một gene khó hiểu như gene dnaX.
(Hình 9)