Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов. Молекула ДНК хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.
Плазми́ды — небольшие молекулы ДНК, физически обособленные от хромосом и способные к автономной репликации. Главным образом плазмиды встречаются у бактерий, а также у некоторых архей и эукариот. Чаще всего плазмиды представляют собой двухцепочечные кольцевые молекулы. Несмотря на способность к размножению, плазмиды, как и вирусы, не рассматриваются в качестве живых организмов.
Реплика́ция ДНК — процесс создания двух дочерних молекул ДНК на основе родительской молекулы ДНК. Репликацию ДНК осуществляет сложный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков-ферментов, называемый реплисомой. С помощью специальных ферментов двойная спираль материнской ДНК расплетается на две нити, на каждой образовавшейся нити достраивается вторая нить, образуя две идентичных дочерних молекулы ДНК, которые затем скручиваются в отдельные спирали. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение.
ДНК-полимераза — фермент, участвующий в репликации ДНК. Ферменты этого класса катализируют полимеризацию дезоксирибонуклеотидов вдоль цепочки нуклеотидов ДНК, которую фермент «читает» и использует в качестве шаблона. Тип нового нуклеотида определяется по принципу комплементарности с шаблоном, с которого ведётся считывание. Собираемая молекула комплементарна шаблонной моноспирали и идентична второму компоненту двойной спирали.
Хеликазы — класс ферментов, которые имеются у всех живых организмов. Их относят к классу «молекулярных машин», поскольку они используют энергию гидролиза нуклеотидтрифосфатов для движения вдоль сахарофосфатного остова нуклеиновых кислот и разрыва внутри- или межмолекулярных водородных связей между основаниями.
Топоизомера́зы — класс ферментов-изомераз, которые влияют на топологию ДНК. Топоизомеразы способны релаксировать сверхспирализованные молекулы ДНК путём внесения одно- или двуцепочечных разрывов с последующим восстановлением (лигированием). Вместе с тем в некоторых случаях топоизомеразы могут вносить в ДНК отрицательные супервитки или катенаны.
DnaG — это праймаза, которая синтезирует праймер рибонуклеиновой природы. Основная функция фермента DnaG — синтез праймеров фрагментов Оказаки у E. coli.
Точка начала репликации — это фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, с которого начинается её репликация. Структура точки начала репликации отличается у разных видов, но у всех организмов это АТ-богатая и потому легкоплавкая последовательность. Точка начала репликации и прилегающие к ней фрагменты нуклеиновой кислоты, не отделённые сайтами терминации, составляют единицу репликации — репликон. Репликация ДНК может начинаться от точки начала репликации в одном или двух направлениях.
Деление прокариотических клеток — процесс образования дочерних прокариотических клеток из материнской. Ключевыми событиями клеточного цикла как прокариот, так и эукариот являются репликация ДНК и деление клетки. Отличительной чертой деления прокариотических клеток является непосредственное участие реплицированной ДНК в процессе деления. В подавляющем большинстве случаев прокариотические клетки делятся с образованием двух одинаковых по размеру дочерних клеток, поэтому этот процесс ещё иногда называют бинарным делением. Так как чаще всего прокариотические клетки имеют клеточную стенку, бинарное деление сопровождается образованием септы — перегородки между дочерними клетками, которая затем расслаивается посередине. Процесс деления прокариотической клетки подробно изучен на примере Escherichia coli.
Белки, связывающие одноцепочечную ДНК — связывают одноцепочечные фрагменты ДНК, и предотвращают комплементарное спаривание. Одноцепочечные участки ДНК имеют термодинамически более выгодную форму — дуплекс. Белки SSB предотвращают образование дуплекса и позволяют компонентам репликационной вилки осуществлять репликацию ДНК.
Точечная мутация — тип мутации в ДНК или РНК, при котором одно азотистое основание заменяется другим. Термин также применяется и в отношении парных замен, инсерции или делеции одного или нескольких нуклеотидов. Точечные мутации, возникающие в некодирующей ДНК, обычно никак себя не проявляют. Точечный мутант — организм, в генотипе которого произошла точечная мутация.
Репликация по типу катящегося кольца — процесс однонаправленной репликации нуклеиновой кислоты, в ходе которого быстро синтезируются множественные копии кольцевых молекул ДНК или РНК, например, плазмид, геномов бактериофагов и кольцевых РНК вироидов. Некоторые вирусы эукариот также подвергают свой геном репликации по такому механизму.
ДНК-гира́за — фермент бактерии E. coli и других прокариот, относится к группе топоизомераз. Как типичный представитель топоизомераз класса II, ДНК-гираза в процессе каталитического цикла вносит временные двуцепочечные разрывы в ДНК. Уникальной особенностью ДНК-гиразы является способность направленно вносить отрицательные супервитки в молекулы ДНК с затратой энергии гидролиза АТФ.
Холофермент ДНК-полимеразы III — главный ферментативный комплекс, задействованный в репликации ДНК у прокариот. Он был открыт Томасом Корнбергом и Малькольмом Гефтером в 1970 году. Комплекс обладает высокой процессивностью. У кишечной палочки E. coli он функционирует вместе с четырьмя другими ДНК-полимеразами, IV, V). Кроме полимеразной, холофермент может также корректировать возникающие при репликации ДНК ошибки за счёт 3'→5'-экзонуклеазной активности. Он входит в состав крупного ферментативного комплекса, осуществляющего репликацию ДНК — реплисомы.
GINS — белковый комплекс необходимый для репликации ДНК в клетках эукариот. Комплекс участвует в инициации и элонгации репликации. Во время фазы G1 клеточного цикла происходит загрузка белков Mcm2-7 на место ориджина. Белки Mcm2-7 образуют гексамерную хеликазу, которая в таком стоянии не активна. На один ориджин загружается сразу два гексамера Mcm2-7. Затем к ним присоединяются дополнительный белок Мсм10. В S фазе MCM-белки соединяются с Cdc45 и комплексом GINS, в результате чего происходит активация хеликазы. MCM+Cdc45+GINS называется CMG-комплексом или эукариотической хеликазой CMG. Именно в такой форме эукариотическая хеликаза активна и может начать расплетать двойную спираль ДНК. Интересно отметить, что CMG-хеликаза, выделенная из работающего реплисомно8о комплекса, содержит только одно гексамерное кольцо Mcm. Это даёт основания полагать, что двойной гексамер исходно загруженный на ориджин, в ходе процесса инициации распадется на два кольца, каждое из которых становится ядром для CMG-хеликазы, в результате чего на каждом ориджине образуются две разнонаправленные вилки репликации.
Гомологи́чная рекомбина́ция, или о́бщая рекомбина́ция, — тип генетической рекомбинации, во время которой происходит обмен нуклеотидными последовательностями между двумя похожими или идентичными хромосомами. Это наиболее широко используемый клетками способ устранения двух- или однонитевых повреждений ДНК. Гомологичная рекомбинация также создаёт разнообразие комбинаций генов во время мейоза, обеспечивающих высокий уровень наследственной изменчивости, что, в свою очередь, позволяет популяции лучше адаптироваться в ходе эволюции. Различные штаммы и виды бактерий и вирусов используют гомологичную рекомбинацию в процессе горизонтального переноса генов.
RecBCD — фермент бактерии Escherichia coli, инициирующий процесс гомологичной рекомбинации при репарации двух- и одноцепочечных повреждений молекулы ДНК, возникающих в результате ионизирующего излучения, ошибок в процессе репликации, ошибок в работе эндонуклеаз или в результате окислительного стресса. RecBCD — это одновременно и хеликаза, раскручивающая двойную спираль ДНК, и нуклеаза, которая её разрезает.
РНК-зависимая РНК-полимераза, или РНК репликаза — фермент, катализирующий репликацию РНК. Использование РНК в качестве матрицы принципиально отличает РНК репликазу от более распространенной среди современных живых организмов ДНК-зависимой РНК-полимеразы, которая катализирует транскрипцию.
Репликация ДНК в бактериальных клетках — это процесс, посредством которого прокариотическая клетка дублирует свою ДНК, передавая одну из копий своим дочерним клеткам. Хотя зачастую этот процесс изучается в модельном организме E.coli, другие бактерии имеют схожие механизмы. Репликация является двунаправленной и начинается с точки Origin репликации (OriC) и продолжается до тех пор, пока весь репликон не будет дуплеципрован.
Monodnaviria (лат.) — реалм ДНК-содержащих вирусов. Геном большинства членов реалма представлен кольцевой одноцепочечной ДНК, которая реплицируется по типу катящегося кольца, причём инициация репликации обеспечивается эндонуклеазой из суперсемейства HUH, закодированной в геномах Monodnaviria. В состав реалма также включаются вирусы, произошедшие от «типичных» Monodnaviria и имеющих либо линейный геном, представленный одноцепочечной ДНК, либо геном в виде кольцевой двуцепочечной ДНК.
