Các nguyên tắc và đặc điểm chung của tái bản dna sự tái bản dna theo cơ chế bán bảo tồn

Tái bản DNA
Bởi:
Nguyễn Hải
Các nguyên tắc và đặc điểm chung của tái bản DNA
Sự tái bản DNA theo cơ chế bán bảo tồn (semi-conservative mechanism)
Ưu điểm nổi bật của mô hình Watson – Crick là cho phép dự đoán ngay được cơ chế tái
bản của DNA. Ngay sau khi mô hình cấu trúc DNA được nêu ra, nhiều thí nghiệm được
tiến hành để xác nhận các dự đoán.
Trong chuỗi xoắn kép DNA, hai mạch đơn liên kết với nhau bằng một quan hệ bổ sung.
Như vậy, trong quá trình tái bản, nếu hai mạch đơn tách rời nhau và mỗi mạch đơn được
dùng làm khuôn để tổng hợp nên một mạch mới theo nguyên tắc bổ sung thì kết quả là
từ một phân tử DNA ban đầu đã tạo ra được hai phân tử mới giống hệt nhau. Vì trong
Tái bản DNA
1/17

mỗi phân tử DNA con đều mang một mạch cũ và một mạch mới nên kiểu tái bản này
được gọi là bán bảo tồn.
Cơ chế bán bảo tồn đã được Meselson và Stahl chứng minh bằng thực nghiệm vào năm
1958. Người ta nuôi E.coli trong môi trường có nguồn N
15
, tế bào sẽ sử dụng N
15
để
tổng hợp DNA cho đến khi tất cả DNA của vi khuẩn đều mang đồng vị nặng N
15
. Sau
đó các tế bào được chuyển sang môi trường có chứa N
14
. Cách khoảng thời gian đều
đặn tương ứng với mỗi đợt phân bào, người ta lấy các tế bào đem chiết tách DNA. Bằng
phương pháp ly tâm trong gradient tỉ trọng CsCl, các loại DNA nặng, nhẹ và lai được
tách ra, kết quả phân tích phù hợp với kiểu tái bản bán bảo tồn.
Cơ chế phân tử của quá trình tái bản DNA
Những nghiên cứu tiếp theo đã tìm ra cơ chế phân tử của quá trình tái bản. Đó là một
quá trình phức tạp có sự khác biệt ở prokaryote và eukaryote nhưng phải trải qua cơ chế
chung sau:
• Các liên kết hydrogen ổn định cấu trúc xoắn và liên kết hai mạch đơn với nhau
phải được phá vỡ để tách rời hai mạch.
• Phải có đoạn mồi (primer), tức là đoạn DNA/RNA ngắn, bắt cặp bổ sung với
mạch khuôn để tạo đầu 3’OH tự do.
• Nguyên liệu tổng hợp DNA là các desoxynucleosid 5’-triphosphate (dNTPs):
dATP, dGTP, dCTP và TTP.
• Mạch khuôn luôn được đọc theo chiều 3’-5’ trong khi mạch mới được tổng hợp
theo chiều 5’-3’. Mỗi nucleotide mới được gắn vào đầu 3’OH của mạch đang
Tái bản DNA
2/17

kéo dài bằng liên kết cộng hoá trị. Năng lượng cho sự polymer hoá đến từ việc
thủy phân các dNTPs, loại ra các pyrophosphate.
• Mỗi bước được thực hiện một cách nhanh chóng, chính xác dưới sự điều khiển
của enzyme đặc hiệu.