Replikation bei Prokaryoten

Bei Prokaryoten beginnt die DNA-Replikation, wenn sich Initiatorproteine am Replikationsursprung binden. Eine kleine Region der DNA, die eine spezifische Sequenz von Basen enthält, die einen Komplex bilden. Dieser Komplex hilft, die DNA zunächst zu trennen.

Dann bindet sich das DNA-Helikase-Enzym daran und zerlegt die DNA weiter, indem es die Wasserstoffbindungen zwischen den komplementären Strängen bricht. Die neu eröffneten Bereiche werden durch einzelsträngige DNA-Bindungsproteine stabilisiert. Jeder einzelne kann nun als Vorlage für die Synthese eines neuen DNA-Strangs dienen.

Die Abwicklung und Synthese erfolgt in beide Richtungen vom Ursprung aus und erzeugt zwei Replikationsgabeln. Vor den Gabeln binden sich die Topoisomerase-Enzyme an die DNA und reduzieren die Torsionsbelastung beim Abbauen des Moleküls. Sobald die Stränge getrennt sind, synthetisiert eine andere Enzymprimase einen RNA-Primer.

Ein kurzer Abschnitt der RNA, komplementär zur DNA-Sequenz. Der Primer bietet dem DNA-Polymerase-Enzym einen Platz, um Nukleotide hinzuzufügen, die komplementär zur DNA-Sequenz sind, wodurch ein neuer DNA-Strang in einem Prozess namens Dehnung entsteht. Die DNA-Polymerase synthetisiert DNA in der fünf- bis dreimaligen Hauptrichtung eines Moleküls.

Die Synthese dieses Strangs, des Leitstrangs, verläuft also kontinuierlich. Der andere Strang, der Isolierstrang, hat die entgegengesetzte Ausrichtung. Folglich wird die DNA in kurzen Stücken, den Okazaki-Fragmenten, synthetisiert, die durch zusätzliche RNA-Primer verlängert werden.

Rückwärts von der Gesamtbewegungsrichtung der Replikationsgabel. Die RNA-Primer werden dann durch Enzyme wie RNAse, die durch DNA ersetzt werden, exzidiert und die DNA-Fragmente werden durch das Enzym DNA-Ligase zu einem kontinuierlichen Strang verbunden. Die DNA-Replikation verläuft um das gesamte Molekül herum, so dass zwei kreisförmige DNA-Moleküle entstehen. Dies gilt als semikonservativer Prozess, da jedes Molekül einen alten und einen neuen Strang enthält.