Het DNA-molecuul bevindt zich op het chromosoomstructuur. Eén chromosoom bevat zo'n molecuul, bestaande uit twee strengen. DNA-reduplicatie is de overdracht van informatie na zelfreproductie van de streng van het ene molecuul naar het andere. Het is inherent aan zowel DNA als RNA. Dit artikel bespreekt het proces van DNA-reduplicatie.
Algemene informatie en soorten DNA-synthese
Het is bekend dat de draden in het molecuul gedraaid zijn.Wanneer het proces van DNA-reduplicatie echter begint, worden ze wanhopig, verplaatsen ze zich naar de zijkanten en wordt op elk een nieuwe kopie gesynthetiseerd. Na voltooiing verschijnen twee absoluut identieke moleculen, die elk een moeder- en dochterstreng bevatten. Deze synthese wordt semi-conservatief genoemd. DNA-moleculen bewegen weg, terwijl ze in een enkele centromeer blijven, en divergeren uiteindelijk alleen wanneer het delingsproces bij dit centromeer begint.
Maar wanneer DNA-reduplicatie optreedt, wordt er veel energie en materiaal verbruikt, de duur ervan strekt zich uit tot uren.
Reduplicatie is onderverdeeld in drie perioden:
- inwijding;
- verlenging;
- beëindiging.
Laten we deze sequentie van DNA-reduplicatie in meer detail bekijken.
Inwijding
Menselijk DNA bevat tientallen miljoenen parennucleotiden (bij dieren zijn er maar honderdnegen). DNA-reduplicatie begint op veel locaties in de keten om de volgende redenen. Rond dezelfde tijd vindt transcriptie plaats in RNA, maar tijdens DNA-synthese stopt het op een aantal afzonderlijke plaatsen. Daarom hoopt zich vóór een dergelijk proces een voldoende hoeveelheid stof op in het cytoplasma van de cel om de genexpressie in stand te houden en zodat de vitale activiteit van de cel niet wordt verstoord. Met het oog hierop moet het proces zo snel mogelijk verlopen. De uitzending tijdens deze periode wordt uitgevoerd, maar de transcriptie wordt niet uitgevoerd. Studies hebben aangetoond dat DNA-reduplicatie op enkele duizenden punten tegelijk voorkomt - kleine gebieden met een specifieke sequentie van nucleotiden. Ze zijn verbonden door speciale initiator-eiwitten, waaraan op hun beurt andere enzymen van DNA-reduplicatie zijn gehecht.
Het DNA-fragment waar de synthese plaatsvindt, wordt genoemdreplicon. Het begint bij de oorsprong en eindigt wanneer het enzym de replicatie voltooit. De replicon is autonoom en voorziet tevens het gehele proces van eigen provisioning.
Het proces start mogelijk niet vanaf alle punten tegelijk,ergens begint het eerder, ergens later; kan in een of twee tegengestelde richtingen stromen. Gebeurtenissen vinden plaats in de volgende volgorde wanneer ze worden gegenereerd:
- replicatie vork;
- RNA-primer.
Replicatieve vork
Dit deel is een proces waardoordeoxyribonucleïne-strengen worden gesynthetiseerd op de losgemaakte DNA-strengen. In dit geval vormen de vorken het zogenaamde reduplicatieoog. Het proces wordt voorafgegaan door een aantal acties:
- loslaten van de verbinding met histonen in het nucleosoom -DNA-reduplicatie-enzymen zoals methylering, acetylering en fosforylering veroorzaken chemische reacties waardoor eiwitten hun positieve lading verliezen, wat hun afgifte bevordert;
- despiralisatie is afwikkelen, wat nodig is voor het verder loslaten van de draden;
- het verbreken van waterstofbruggen tussen DNA-strengen;
- hun divergentie in verschillende richtingen van het molecuul;
- fixatie door SSB-eiwitten.
RNA-primer
De synthese wordt uitgevoerd door een enzym genaamdDNA-polymerase. Hij kan het echter niet alleen starten, dus andere enzymen - RNA-polymerasen, ook wel RNA-primers genoemd, doen het. Ze worden op complementaire wijze parallel aan deoxyribonucleïsche strengen gesynthetiseerd. De initiatie eindigt dus met de synthese van twee RNA-primers op twee gebroken DNA-strengen die in verschillende richtingen zijn bewogen.
Verlenging
Waar het plaatsvindt in de richting van de replicatievork, verloopt de synthese continu en wordt tegelijkertijd verlengd. Daarom wordt zo'n draad leidend of leidend genoemd. Er worden geen RNA-zaden meer op gevormd.
Echter, op de tegenovergestelde moederdraadDNA-nucleotiden blijven hechten aan de RNA-primer en de deoxyribonucleïsche keten wordt gesynthetiseerd in de tegenovergestelde richting van de reduplicatievork. In dit geval wordt het achterblijvend of achterblijvend genoemd.
Op een achterblijvende draad vindt synthese fragmentarisch plaats,waar, aan het einde van de ene site, de synthese begint op een andere nabijgelegen locatie met behulp van dezelfde RNA-primer. Er zijn dus twee fragmenten op de achterblijvende streng die zijn verbonden door DNA en RNA. Ze worden Okazaki-fragmenten genoemd.
Dan wordt alles herhaald.Dan wordt nog een draai van de helix losgemaakt, waterstofbruggen worden verbroken, de draden divergeren naar de zijkanten, de leidende ketting wordt verlengd, het volgende fragment van de RNA-primer wordt gesynthetiseerd op de achterblijvende, waarna het Okazaki-fragment. Daarna worden de RNA-primers vernietigd op de achterblijvende streng en worden de DNA-fragmenten gecombineerd tot één. Dus op deze ketting gebeurt het gelijktijdig:
- vorming van nieuwe RNA-zaden;
- synthese van Okazaki-fragmenten;
- vernietiging van RNA-zaden;
- hereniging in één enkele keten.
Beëindiging
Correctie
In dit proces wordt een belangrijke rol gespeeld door controle(of correctie) van reduplicatie. Alle vier de typen nucleotiden komen op de syntheseplaats aan en door testparing selecteert DNA-polymerase de noodzakelijke.
Het benodigde nucleotide moet daartoe in staat zijnvormen evenveel waterstofbruggen als een vergelijkbaar nucleotide op de template-DNA-streng. Bovendien moet er een zekere constante afstand zijn tussen de suikerfosfaatruggengraten, overeenkomend met drie ringen in twee basen. Als het nucleotide niet aan deze eisen voldoet, zal de verbinding niet tot stand komen.
De controle wordt uitgevoerd voordat het in de keten wordt opgenomen en voordat een volgend nucleotide wordt opgenomen. Daarna wordt een binding gevormd in de ruggengraat van het suikerfosfaat.
Mutationele variabiliteit
Het DNA-reduplicatiemechanisme, ondanks de highpercentage nauwkeurigheid, heeft altijd afwijkingen in de draden, voornamelijk "genmutaties" genoemd. Er is één fout in ongeveer duizend basenparen, die een constante reduplicatie wordt genoemd.
Het gebeurt om verschillende redenen.Bijvoorbeeld bij een hoge of te lage concentratie nucleotiden, deaminering van cytosine, de aanwezigheid van mutagenen op het gebied van synthese en meer. In sommige gevallen kunnen fouten worden gecorrigeerd door reparatieprocessen, in andere gevallen wordt de correctie onmogelijk.
Als de schade een inactieve plaats raakt,de fout zal geen ernstige gevolgen hebben wanneer het DNA-reduplicatieproces plaatsvindt. De nucleotidesequentie van een bepaald gen kan verschijnen met een paringsfout. Dan is de situatie anders, en zowel de dood van deze cel als de dood van het hele organisme kan een negatief resultaat zijn. Houd er ook rekening mee dat genmutaties gebaseerd zijn op mutationele variabiliteit, waardoor de genenpool plastischer wordt.
Methylering
Op het moment van synthese of direct daarnaketen methylering. Aangenomen wordt dat dit proces bij mensen nodig is om chromosomen te vormen en gentranscriptie te reguleren. Bij bacteriën dient dit proces om het DNA te beschermen tegen doorsnijden door enzymen.
