Фрагмент Оказаки – это краткий участок одноцепочечной ДНК, который образуется в процессе репликации ДНК на краю лидирующей цепи, когда происходит синтез ДНК в противоположном направлении. Фрагмент Оказаки имеет длину около 1000-2000 нуклеотидов и состоит из нескольких компонентов.
Имя «фрагмент Оказаки» происходит от японского исследователя Рисабуро Оказаки, который в 1968 году впервые описал этот феномен в бактериальной ДНК. Оказаки и его коллеги проводили исследования, чтобы понять процесс репликации ДНК и они обнаружили, что образование фрагментов Оказаки является неотъемлемой частью этого процесса.
Репликация ДНК – это процесс копирования генетической информации во время деления клетки. Она является одним из основных механизмов, обеспечивающих сохранение и передачу генетической информации от одного поколения к другому. Репликация ДНК происходит во время синтеза новой ДНК на основе уже имеющейся шаблонной ДНК. Однако, наличие двунитевых структур ДНК и направленность синтеза только в одном направлении создает определенные проблемы для репликации.
Во время репликации ДНК, ДНК-полимераза, основная ферментативная машина, отвечающая за синтез новой ДНК, просто может прочитать двунитевую структуру ДНК, розвернуть исходную ДНК-нить и произвести синтез комплементарной нити, связывая нуклеотиды между собой. Таким образом, ведущая (leading strand) ДНК-нить может быть продлена непрерывно вдоль шаблона и растет в направлении распакованного участка ДНК-молекулы.
Однако на следующем участке ДНК, который необходимо скопировать, комплементарная нить синтезируется в противоположном направлении. Это связано с тем, что ДНК-полимераза может синтезировать новую нить только в 5′-3′ направлении, а шаблонная нить, по которой синтезируется комплементарная нить, идет в направлении 3′-5′. В этом случае синтез комплементарной нити происходит в виде небольших фрагментов, которые называются фрагментами Оказаки. В начале каждого фрагмента Оказаки синтезируется кусочек ДНК-отстойник (RNA primer), который служит для инициирования синтеза новой ДНК-нити.
Фрагменты Оказаки образуются последовательно на краю лидирующей цепи, вдоль репликуемого участка ДНК. После синтеза комплементарной нити на каждом фрагменте Оказаки, они должны быть объединены (лигированы) в одну непрерывную нить ДНК. Этот процесс осуществляется ферментом фрагментом лигазой (DNA ligase), который соединяет концы фрагментов Оказаки между собой. Благодаря этому, праймеры которые были на фрагментах окончательно удаляются и разрывы в шаблонной нити закрываются.
Фрагменты Оказаки играют важную роль в репликации ДНК, поскольку они обеспечивают синтез комплементарной нити на противоположной цепи ДНК и позволяют продолжать репликацию в обоих направлениях вдоль генома. Они также помогают поддерживать целостность и структуру ДНК, позволяя синтезировать новую нить вдоль шаблона, который находится в противоположном направлении.
Фрагменты Оказаки были впервые обнаружены в бактериальной ДНК, однако они также присутствуют в эукариотической ДНК. В разных организмах длина фрагментов Оказаки может незначительно отличаться, однако принципы их образования и функции остаются одинаковыми.
Интересно отметить, что открытие фрагментов Оказаки стало одним из важных вех в исследованиях репликации ДНК и позволило нам более полно понять механизмы передачи генетической информации. Это открытие заложило основы для последующих исследований в области генетики и молекулярной биологии, которые продолжают существенно влиять на наши знания о живых организмах и их функциях.