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DNA 복제는 DNA 복제 기계 또는 리플리솜(replisome)으로 알려진 고도로 조정된 다중 단백질 어셈블리에 의해 수행되며, 이는 DNA 복제의 효율성을 높입니다.
이 기계의 핵심 구성 요소는 헬리카제(helicase), 단일 가닥 DNA 결합 단백질(single-strand DNA binding protein), DNA 프리마제(DNA primase), 슬라이딩 클램프(sliding clamp), 클램프 로더(clamp loader) 및 다중 DNA 중합효소(multiple DNA polymerase)이며, 이들은 모두 복제 포크 근처에서 서로 연결되어 있습니다.
복제 DNA 중합효소는 약 10개의 뉴클레오티드의 진행도를 가지며, 이는 템플릿 가닥에서 해리되기 전에 딸 가닥에 추가할 수 있는 뉴클레오티드의 수입니다.
이것은 합리적인 시간 내에 전체 게놈을 복사하는 데 너무 비효율적이며 이 문제는 슬라이딩 클램프 단백질의 도움으로 해결됩니다.
ATP가 클램프 로더 단백질과 결합할 때, 이 단백질은 슬라이딩 클램프에 결합하고 이를 열어 고리 모양의 구조가 프라이머-템플릿 DNA 복합체를 둘러쌀 수 있도록 합니다. 일단 결합되면, 클램프 로더는 ATP를 ADP로 가수분해하여 클램프 로더가 분리되고 클램프가 DNA 주위에서 닫히게 합니다.
그런 다음 DNA 중합효소는 클램프 단백질에 결합하고 함께 주형 DNA를 따라 미끄러지면서 DNA 중합효소를 가닥에 묶고 진행도를 최대 1000개의 뉴클레오티드까지 증가시킵니다.
이렇게 증가된 진행도를 통해 DNA 중합효소는 선행 가닥에서 연속적인 DNA 복제를 수행할 수 있습니다.
그러나 지연 가닥 주형에서 다른 DNA 중합효소는 DNA 중합효소 분자가 선행 가닥과 지연 가닥을 동시에 합성할 수 있도록 하는 방식으로 불연속 DNA 복제를 수행합니다. 이 과정은 때때로 "트롬본 모델"로 설명됩니다.
지연된 가닥과 그 주형 가닥은 DNA 중합효소가 RNA 프라이머에서 오카자키 단편 합성을 시작할 때 루프를 형성합니다.
DNA 루프는 헬리카제가 DNA를 풀고 지연 가닥이 합성됨에 따라 양방향에서 성장합니다.
DNA 중합효소가 다음 RNA 프라이머를 만나면 템플릿 가닥에서 분리됩니다.한편, primase는 지연 가닥에 또 다른 프라이머를 추가하고 성장하는 DNA 루프가 해제됩니다.
클램프 및 클램프 로더 단백질을 사용하면 DNA 중합효소가 프라이밍된 DNA 템플릿과 빠르게 재결합할 수 있습니다.
DNA 루프의 형성 및 부분 서열 붕괴는 각각의 새로운 오카자키 단편의 합성과 함께 반복됩니다.
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