Kontinuerlig vs. diskontinuerlig DNA-syntese:Sådan fungerer replikation

Fotodisk/Digital Vision/Getty-billeder

Den genetiske information, der styrer alle levende organismer, ligger i deres kromosomers DNA-strenge. Et DNA-molekyle er en dobbelthelix sammensat af nukleotider - hvert nukleotid omfatter en fosfatgruppe, et deoxyribosesukker og en nitrogenholdig base. Fordi sukker-phosphat-rygraden er asymmetrisk, løber de to strenge i modsatte retninger.

Hvorfor DNA-strenge har en retning

Sukker-phosphat-rygraden er bygget af en fem-carbon deoxyribose (C1′‑C5′). 5′ carbonet binder til en fosfatgruppe, mens 3′ carbonet bærer en hydroxylgruppe. Når nukleotider forbindes, binder 5'-phosphat af et sukker kovalent til 3'-hydroxyl af det næste, hvilket etablerer en kontinuerlig 5'→3'-streng. Den komplementære streng løber 3′→5′.

Baseparring følger strenge regler:adenin parrer med thymin (A-T) og cytosin parrer med guanin (C-G). Disse par danner spiralens trin.

Kontinuerlig vs. diskontinuerlig replikering

Under S-fasen afvikler helicase den dobbelte helix, og DNA-polymerase III (i prokaryoter) eller DNA-polymerase δ/ε (i eukaryoter) begynder syntesen. Polymeraser kan kun tilføje nukleotider i 5′→3′-retningen, så den strengorienterede 5′→3′—den førende streng—kan kopieres kontinuerligt, efterhånden som replikationsgaffelen skrider frem. Den modsatte streng, orienteret 3′→5′, er den efterslæbende streng og skal syntetiseres i korte segmenter i omvendt retning kaldet Okazaki-fragmenter.

Hvert fragment initieres af en primer lagt ned af primase, derefter forlænget af polymerase. Når replikationsgaflen rykker frem, produceres det næste fragment, og denne cyklus gentages, indtil hele den efterslæbende streng er fuldført.

DNA Ligase forsegler hullerne

Når alle Okazaki-fragmenter er dannet, katalyserer DNA-ligase dannelsen af phosphodiesterbindinger mellem tilstødende 3′‑OH og 5′‑phosphattermini, hvilket giver en kontinuerlig streng. Resultatet er to identiske dobbeltspiraler, hver sammensat af en forældrestreng og en nysyntetiseret streng.