die DNA-Replikation erforderlich ist, um die Integrität der genomischen Informationen. Dieser Artikel beschreibt den Prozess der DNA-Replikation Schritt für Schritt.

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Die DNA-Replikation erfordert das Abwickeln der komplementären zweisträngigen Struktur der DNA. Dieser Prozess wird durch die Trennung der Wasserstoffbrücken vermittelt, die die Basen zusammenhalten; Das Ergebnis ist die Bildung von zwei einzelnen Strängen.,

Das resultierende Y-förmige Aussehen in diesem Bereich der DNA wird als Replikationsgabel bezeichnet. Die Initiierung der Replikation erfolgt an bestimmten Stellen, die als Ursprung der Replikation (ori) bezeichnet werden. Nach dem Aufbau der Replikationsverzweigung ist das Replisom, mehrere Faktoren, die eine Replikation ermöglichen.

DNA-Polymerasen sind ein solcher entscheidender Faktor. Sie sind Multi-Untereinheiten-Enzyme, die am Prozess der DNA-Replikation in der Zelle beteiligt sind. Sie katalysieren die Zugabe von Nukleotiden auf vorhandene DNA-Stränge., Es gibt viele Familien von DNA-Polymerase, die eine Rolle bei der DNA-Replikation spielen; es gibt mindestens 15 beim Menschen und sind an verschiedenen Stellen während des Prozesses erforderlich.

Polymerase-Funktion während der DNA-Replikation

DNA-Polymerase-Enzyme arbeiten typischerweise paarweise; Jedes Enzym repliziert einen der beiden Stränge, aus denen die DNA – Doppelhelix besteht. Diese werden als führender Strang und verzögerter Strang bezeichnet und werden nach der relativen Geschwindigkeit benannt, mit der sie repliziert werden.

Die replizierten Stränge werden unter Verwendung der führenden und nachlaufenden Stränge als Vorlagen synthetisiert., Folglich bestehen die beiden neuen doppelsträngigen DNA-Moleküle, die hergestellt werden, aus einem Strang aus der ursprünglichen Helix (entweder dem führenden oder verzögerten Strang) und einem neuen Strang. Dieser Prozess wird als semi-konservative Replikation bezeichnet und ist unerlässlich, da er die Übertragung genetischer Informationen von Generation zu Generation ermöglicht.

Die Aktivitäten beider DNA-Polymerasen werden durch zwei Strukturen koordiniert, die als Gleitklemmlader und Gleitklemme bezeichnet werden. Der Gleitklemmenlader kontaktiert einzelsträngige Bindungsproteine, die die abgetrennte Helix sowie die Gleitklemme beschichten.,

Zwei Gleitklemmen umkreisen die beiden DNA-Stränge und bilden zusammen mit den als Clamp loader Complex bezeichneten Zusatzproteinen eine stabile Bindungsstelle für die beiden DNA-Polymerasen. Die abgewickelten einzelsträngigen DNA-Vorlagen bewegen sich in Richtung des Komplexes; Das Verhalten des Klemmladers auf dem führenden und nacheilenden Strang unterscheidet sich aufgrund einer Eigenschaft, die als Direktionalität bezeichnet wird.

Dies wird durch die Ausrichtung der Phosphatbindung bestimmt und durch die Konventionen 5′ bis 3′ und 3′ bis 5’gekennzeichnet., Jeder der beiden Stränge der Helix besitzt notwendigerweise entgegengesetzte Direktionalität; Dies ist wesentlich für die Basenpaarung. Ihre Paarung wird auch als Antiparallel bezeichnet.

DNA-Polymerase synthetisiert nur in 5′ bis 3 ‚ Richtung. Folglich wird der Strang mit der komplementären 3′ bis 5′ – Direktionalität, der führende Strang, als ein kontinuierliches Stück synthetisiert. Umgekehrt wird der Strang mit 5′ bis 3‘ Direktionalität als eine Reihe kleiner Fragmente synthetisiert, die als Okazaki-Fragmente bezeichnet werden.,

Die verzögerte Strangorientierung von 5′ bis 3′ ist unvereinbar mit der DNA-Polymerase; um dieser Anforderung gerecht zu werden, muss der Klemmlader kontinuierlich an einer neuen Stelle lösen und wieder anbringen. Dies erfordert, dass der verzögerte Strang aus dem Replisom sprudelt.

Polymerasen zur DNA-Reparatur

Sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten existieren mehrere Polymerasen. Sie bieten Polymeraseaktivität unter zwei breiten Kategorien; normale Replikation und Reparatur. Unter normalen Replikationsbedingungen korrigiert DNA-Polymerase Fehler durch 3′ → 5 ‚ Exonuklease-Aktivität.,

Außerhalb normaler replikativer Ereignisse ist die DNA-Reparatur ein fortlaufender Prozess, der notwendig ist, um die Integrität des Genoms aufrechtzuerhalten. Sowohl endogene als auch exogene Beleidigungen führen zu beschädigter DNA; zum Beispiel Einzelstrang – und Doppelstrangbrüche, Strangvernetzung, Basenverlust und Basenmodifikation.

Es existieren mehrere Wege, um diese DNA-Schadensereignisse selektiv zu reparieren. Dazu gehören mismatch reparatur, nukleotid exzision reparatur, basis exzision reparatur, doppel-strang brechen reparatur und inter-strang kreuz-link reparatur., Der biochemische Unterschied, der zwischen diesen Polymerasen besteht, ermöglicht es ihnen, unter diesen spezifischen Reparaturbedingungen unterschiedliche Rollen zu erfüllen.

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