Question 1

Was ist das Replisom und warum ist es für die DNA-Replikation wichtig?

Accepted Answer

Das Replisom ist eine hochkoordinierte Multiprotein-Ansammlung, die die DNA-Replikation durchführt und deren Effizienz erheblich steigert. Zu den Kernkomponenten gehören Helicase, Single-Strang-DNA-Bindungsproteine, DNA-Primase, Gleitklemmen, Klemmlader und mehrere DNA-Polymerasen, die alle in der Nähe der Replikationsgabel zusammenarbeiten, um eine schnelle und genaue Kopie des Genoms zu ermöglichen.

Question 2

Wie erhöhen Gleitklemm-Proteine die Prozessivität der DNA-Polymerase?

Accepted Answer

Gleitende Klammerproteine befestigen die DNA-Polymerase an den Matrizenstrang und erhöhen die Prozessivität drastisch von etwa 10 Nukleotiden auf 1.000 Nukleotide. Der Klammer-Lader nutzt die ATP-Hydrolyse, um die ringförmige Struktur der Klammer um den Primer-Matrizen-Komplex herum zu öffnen. Einmal geschlossen, gleitet der Polymerase-Klammer-Komplex entlang der DNA und ermöglicht eine kontinuierliche Synthese auf dem Leitstrang.

Question 3

Was ist das Posaune-Modell und wie erklärt es die Lagging-Strand-Synthese?

Accepted Answer

Das Trombone-Modell beschreibt, wie führende und folgende Stränge gleichzeitig durch DNA-Schleifenbildung und -kollaps synthetisiert werden. Wenn die DNA-Polymerase die Synthese von Okazaki-Fragmenten von einem RNA-Primer aus initiiert, bildet der folgende Strang eine Schleife, die wächst, während die Helicase die DNA entwirrt. Wenn die Polymerase auf den nächsten Primer trifft, wird die Schleife freigegeben und der Zyklus wiederholt sich, was eine koordinierte Synthese beider Stränge ermöglicht.

Question 4

Was sind die Hauptunterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Replisom-Komponenten?

Accepted Answer

Prokaryoten verwenden eine einzelne Hexamer-Helicasen und Einzel-Untereinheit-Primase (DnaG), während Eukaryoten doppelte Hexamer-Helikasen benötigen, die Cdc45 und GINS-Proteine sowie multi-Untereinheit-Primase (DNA-Polymerase-α-Primase) erfordern. Prokaryoten verwenden eine replikative Polymerase (Pol III), während Eukaryoten zwei verwenden (Pol ε und Pol δ). Auch die Gleitklemmen unterscheiden sich: β-Klammer in Prokaryoten gegenüber PCNA in Eukaryoten.

Question 5

Wie funktionieren Einzelstrang-DNA-bindende Proteine im Replisom?

Accepted Answer

Einzelsträngige DNA-bindende Proteine verhindern, dass getrennte DNA-Stränge nach dem Helicase-Aufwickeln wieder verknotet werden. Bei Prokaryoten bestehen SSB-Proteine aus einer einzigen Untereinheit, während eukaryotische Versionen einen heterotrimeren Komplex bilden, der als Replikationsprotein A (RPA) bezeichnet wird. Diese Proteine stabilisieren einzelsträngige Regionen und halten die Matrizenstränge für die Polymerasesynthese und Primersynthese zugänglich.

Question 6

Welche Rolle spielt die Primase bei der Initiierung der DNA-Synthese?

Accepted Answer

Primase synthetisiert kurze RNA-Primer, die die für die DNA-Polymerase erforderliche 3'-OH-Gruppe bereitstellen, um die Synthese zu beginnen. Bei Prokaryoten erzeugt die DnaG-Primase etwa 12-Nukleotid-Primer, während die eukaryotische DNA-Polymerase-α-Primase etwa 25-Nukleotid-RNA-DNA-Hybridprimer erzeugt. Diese Primer sind wichtig, da DNA-Polymerasen die Synthese nicht de novo initiieren können.

Question 7

Wie befestigen Klampen-Lader gleitende Klammern an DNA?

Accepted Answer

Klemmladen sind pentamere AAA+ ATPase-Proteine, die ATP-Hydrolyse nutzen, um Gleitklemmen auf die DNA zu laden. Wenn ATP bindet, öffnet der Klemmlader die Ringstruktur der Klemme und ermöglicht es ihr, den Primer-Matrizen-Komplex zu umschließen. Die ATP-Hydrolyse bewirkt, dass sich der Klemmlader dissoziiert und die Klemme sich schließt, wodurch die Polymerase an den das DNA-Matrizen für die prozessive Synthese fixiert wird.

Das Replisom

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