Hvordan begynder udskiftning i DNA?

Replikation af DNA, den proces, hvorved genetisk materiale kopieres til to identiske dattermolekyler, begynder på bestemte steder i genomet kaldet replikationsorigin. Disse oprindelser tjener som udgangspunkt for replikationsmaskineriet, som består af proteiner og enzymer, der arbejder sammen for at afvikle DNA-dobbelthelixen, syntetisere nye strenge komplementære til de eksisterende strenge og korrekturlæse det nysyntetiserede DNA for at sikre nøjagtighed. Her er en generel oversigt over, hvordan replikering begynder ved replikationsstart:

1. Afvikling af DNA-dobbelthelixen: Replikation starter med afviklingen af ​​DNA-dobbelthelixen, som er stramt oprullet for at passe ind i cellen. Denne afvikling skaber to "replikationsbobler", hvor det afviklede DNA danner replikationsgaflerne i midten.

2. Binding af helicase-enzymet: Afviklingsprocessen lettes af et enzym kaldet helicase. Helicase binder til DNA'et ved replikationsstarterne og adskiller de to strenge af dobbelthelixen, hvorved hydrogenbindingerne mellem komplementære nukleotider brydes.

3. Stabilisering af det afviklede DNA: Når DNA-dobbelthelixen afvikles, binder proteiner kaldet enkeltstrengede DNA-bindende proteiner (SSB'er) til de adskilte strenge for at forhindre dem i at genannealing. Disse SSB'er stabiliserer det afviklede DNA og hjælper med at opretholde replikationsgaflen.

4. Dannelse af replikationskomplekset: Ved hver replikationsgaffel dannes et replikationskompleks. Dette kompleks omfatter flere proteiner og enzymer, herunder DNA-polymerase (enzymet, der syntetiserer nye DNA-strenge), primase (et enzym, der syntetiserer korte RNA-primere) og hjælpefaktorer involveret i korrekturlæsning og vedligeholdelse af replikationsgaffelstrukturen.

5. Syntese af RNA-primere: DNA-polymerase, som kun kan forlænge eksisterende DNA-strenge, kræver et udgangspunkt for DNA-syntese. Primase syntetiserer korte RNA-primere, der er komplementære til template-DNA-strengene. Disse primere giver en fri 3'-ende for DNA-polymerase til at binde til og starte DNA-syntese.

6. DNA-syntese ved hjælp af DNA-polymerase: DNA-polymerase binder til RNA-primerne og begynder at syntetisere nye DNA-strenge ved at tilføje nukleotider, der er komplementære til skabelonstrengen. Nukleotiderne er forbundet med phosphodiesterbindinger, der udvider de voksende DNA-strenge i 5'- til 3'-retningen.

7. Korrekturlæsning og rettelse: Da DNA-polymerase syntetiserer nye DNA-strenge, korrekturlæser den også de nyligt tilføjede nukleotider for at sikre nøjagtighed. Hvis et 間違えたnukleotid er inkorporeret, kan DNA-polymerasen fjerne det og erstatte det med det korrekte nukleotid. Denne korrekturlæsningsmekanisme hjælper med at opretholde troværdigheden af ​​DNA-replikation.

Replikationsprocessen fortsætter tovejs fra hvert replikationsorigin, hvor de to replikationsgafler bevæger sig i modsatte retninger, indtil hele genomet er replikeret. Når replikationen er afsluttet, fjernes RNA-primerne, og de huller, de efterlod, udfyldes af DNA-polymerase. Enderne af de nyligt syntetiserede DNA-strenge forsegles derefter af et enzym kaldet DNA-ligase, hvilket fuldender DNA-replikationsprocessen.