DNA-replicatie

DNA-replicatie vindt plaats door nieuwe DNA-strengen te synthetiseren met behulp van bestaande strengen als template. De twee nieuwe dubbele helices bevatten elk een originele template-streng en een nieuw gesynthetiseerde dochterstreng, daarom staat dit proces bekend als semiconservatieve replicatie. Om de replicatie te beginnen, wikkelt een enzym, helicase, de DNA-helix af en verbreekt de waterstofbruggen tussen de twee strengen.

Het scheidt vervolgens de afzonderlijke strengen en vormt een Y-vormige structuur, bekend als de replicatievork, waar de template-strengen toegankelijk zijn voor extra enzymen. Een ander enzym, primase, voegt korte RNA-fragmenten toe, primers genaamd, aan elke template-streng. Deze primers zijn essentieel voor de synthese van DNA, aangezien DNA-polymerase alleen nucleotiden kan toevoegen aan een bestaande streng.

DNA-polymerase draagt bij aan de groeiende dochterstrengen op beide template-DNA-strengen. De toevoeging van nucleotiden wordt gestuurd door de volgorde van de originele DNA-streng volgens de DNA-paringsregels. Synthese van een van de dochterstrengen, de leidende streng, vindt plaats in de richting van de replicatievorkbeweging.

De andere streng, de lagging-strand, wordt in de tegenovergestelde richting gesynthetiseerd. Dit leidt ertoe dat de leidende streng wordt gesynthetiseerd als een continu polymeer, terwijl de lagging-streng wordt gesynthetiseerd als korte fragmenten. Dit komt omdat DNA alleen in de 5'naar 3'richting kan worden gesynthetiseerd.

Voordat ze aan het groeiende polymeer worden toegevoegd, bestaan nucleotiden als deoxyribonucleoside-trifosfaten, met drie fosfaten die aan de vijfde koolstof op de suiker zijn gehecht. Dit vrije nucleotide-trifosfaat reageert met de 3'hydroxylgroepen. Dit is de OH die aan het einde van de groeiende streng aan de derde koolstof van de suiker is gehecht.

De reactie veroorzaakt de afgifte van pyrofosfaat en de vorming van een fosfodiësterbinding tussen de twee nucleotiden. Verwijder na de synthese van de nieuwe strengen, RNase H of aanvullende varianten van DNA-polymerase, de primers en synthetiseer DNA in hun plaats. De openingen tussen de fragmenten worden vervolgens afgedicht door DNA-ligase om een continue streng te genereren.

De toevoeging van nucleotiden gaat door totdat twee replicatievorken elkaar ontmoeten, wat resulteert in de voltooide replicatie.