DNA-replikation

Kurs: Basvetenskap 2

Vad är det?

DNA-replikation är processen där alla organismer duplicerar sitt DNA inför celldelning, under S-fasen i Cellcykeln. Processen är mycket exakt, vilket gör att väldigt få fel uppstår i DNA-sekvensen.

Detaljer

• Startar vid replikationsursprung, ofta rika på AT-par eftersom dessa är lättare att separera. Ett proteinkomplex (ORC) känner igen replikationsursprunget och rekryterar helikas till att öppna strängen på rätt plats. Primas skapar RNA-primers på den enkelsträngade DNA-mallen nära replikationsursprunget, som utgör startpunkten för DNA-syntes.
• Avlindning – helikas bryter vätebindningarna mellan kvävebaserna, separerar DNA-strängarna och skapar en replikationsgaffel.
• Stabilisering av enkelsträngs-DNA – enkelsträngsbindande proteiner (SSB) binder till de separerade strängarna för att förhindra att de återförenas.
• Syntes av ny DNA-sträng – DNA-polymeras bygger en ny sträng genom att foga samman nukleotider enligt basparningsprincipen, alltid i 5’ till 3’ riktning.
  • Ledande strängen syntetiseras kontinuerligt.
  • Släpande/sackande strängen syntetiseras i korta Okazaki-fragment eftersom den går “baklänges” åt andra hållet; fragmenten fogas ihop av DNA-ligas.
• En ny DNA-sträng består av en gammal (parental) sträng och en ny sträng – kallas semikonservativ replikation.
• Dubbelriktad replikation – replikation sker åt båda hållen från replikationsursprunget mitt i öppningen; strängen som syntetiseras bort från origin är ledande, mot origin är den släpande.
• Replikationsgaffel – struktur där DNA-helixen öppnas och replikationen sker; två gafflar bildas, en för ledande och en för släpande strängen.
• Replikationsbubbla – hela strukturen, området där DNA separerats och replikation sker åt båda hållen.
• Viktiga proteiner/enzymer:
  • DNA-polymeras – syntetiserar ny DNA-sträng i 5’->3’-riktning genom basparning, har korrekturläsningsfunktion (proofreading) som känner av felparning, backar och byter ut felaktiga nukleotider.
  • Helikas – bryter vätebindningarna mellan DNA-strängarna och öppnar dubbelhelixen till en replikationsgaffel.
  • Single-strand-DNA-binding protein (SSB) – binder de nyöppnade enkelsträngade DNA-strängarna och förhindrar att de återbildar dubbelhelix.
  • DNA-topoisomeras – lindrar spänning i DNA-helixen framför replikationsgaffeln genom att klippa och återfoga DNA-strängen.
  • Sliding clamp – håller DNA-polymeraset fast vid DNA-strängen för effektiv syntes.
  • Clamp loader – placerar sliding clamp på DNA-strängen.
  • Primas – skapar RNA-primers som utgör bindningspunkt för DNA-polymeras och startpunkt för replikation.
  • Ligas – fogar samman DNA-fragment (som Okazaki-fragment) genom fosfodiesterbindningar.
• Fem huvudsakliga DNA-polymeraser: alfa (initierar replikation), delta (elongering av lagging strand), epsilon (elongering av leading strand), beta (DNA-reparation via BER), gamma (replikerar mitokondriens genom).
• Fel i replikation leder till Mutationer, vilket kan orsaka genetiska sjukdomar, cancer, celldöd eller funktionsstörningar – därför finns reparationsmekanismer som förhindrar detta.

Kopplingar

Relaterat: Modul 1 - Genetik och cellbiologins grunder, Cellcykeln, Telomerer och telomeras, DNA-reparation, Mutationer