DNA複製

DNA複製は、既存のDNA鎖をテンプレートとして使用して、DNAの新しい鎖を合成することによって行われます。2つの新しい二重ヘリックスには、それぞれ元のテンプレート鎖と新しく合成された娘鎖が含まれているため、このプロセスは半保存的複製として知られています。

複製を開始するには、酵素であるヘリカーゼがDNAヘリックスをほどき、2本の鎖間の水素結合を切断します。次に、個々の鎖を分離して、複製フォークと呼ばれるY字型の構造を形成し、追加の酵素がテンプレート鎖にアクセスできます。

別の酵素であるプリマーゼは、プライマーと呼ばれる短いRNAフラグメントを各テンプレート鎖に追加します。DNAポリメラーゼは既存の鎖にヌクレオチドを付加することしかできないため、これらのプライマーはDNAの合成に不可欠です。

DNAポリメラーゼは、両方のテンプレートDNA鎖で成長する娘鎖に追加されます。ヌクレオチドの添加は、DNAペアリングルールに従って元のDNA鎖の配列によって導かれます。

娘鎖の1つであるリーディングストランドの合成は、レプリケーションフォークの動きの方向に行われます。もう一方の鎖である遅行鎖は、反対方向に合成されます。

これにより、リーディングストランドは連続ポリマーとして合成され、ラギングストランドはショートフラグメントとして合成されます。これは、DNAが5'から3'方向にしか合成できないためです。

成長するポリマーにヌクレオチドが付加される前は、ヌクレオチドはデオキシリボヌクレオシド三リン酸として存在し、糖の5番目の炭素に3つのリン酸塩が結合しています。

この遊離ヌクレオチド三リン酸は、3'ヒドロキシル基と反応します。これは、成長鎖の末端にある糖の3番目の炭素に結合するOHです。この反応により、ピロリン酸が放出され、2つのヌクレオチド間にホスホジエステル結合が形成されます。

新しい鎖の合成後、RNase HまたはDNAポリメラーゼの追加の変異体がプライマーを除去し、その代わりにDNAを合成します。次に、フラグメント間のギャップをDNAリガーゼによって封鎖して、連続鎖を生成します。

ヌクレオチドの付加は、2つのレプリケーションフォークが互いに出会うまで続き、レプリケーションが完了します。