5.5: Replikacja chromosomów

Zanim komórka będzie mogła się podzielić, musi dokładnie zreplikować wszystkie swoje chromosomy, w tym DNA i związane z nim białka histonowe i niehistonowe. Proces ten rozpoczyna się na wielu początkach replikacji podczas fazy S cyklu komórkowego w każdym z chromosomów komórki jednocześnie. Niektóre nukleotydy mogą działać jako początki replikacji, ale sekwencje te nie są dobrze zdefiniowane – szczególnie w złożonych, wielokomórkowych gatunkach eukariotycznych. Długość DNA, która obejmuje początek replikacji i jego dwa odpowiednie końce replikacji, w których sąsiednie widełki replikacyjne ostatecznie się połączą, nazywana jest replikonem. Replikacja DNA postępuje w ten sposób, grupa początków na raz, aż dotrze do telomerów, które mają swój własny wyspecjalizowany proces replikacji. W tym momencie, gdy komórka jest w fazie M i jest gotowa do podziału, masa chromosomowa komórki skutecznie się podwoiła.

Podczas postępu replikacji DNA syntetyzowane są nowe białka histonowe i powstają nowe cząstki rdzenia histonowego. Białka te są tak samo ważne dla funkcjonowania chromosomów jak DNA, ponieważ histony mają kluczowe znaczenie dla fizycznej struktury chromosomu.

Początki replikacji

Replikacja DNA rozpoczyna się w pewnych sekwencjach nukleotydowych zwanych początkami replikacji. Miejsca te oddziałują z wyspecjalizowanymi białkami inicjującymi, które rozpoczynają proces separacji i replikacji DNA. Zdefiniowanie i ilościowe określenie tych sekwencji okazało się trudne, zwłaszcza w przypadku złożonych, wielokomórkowych gatunków eukariotycznych. Na przykład, duży rozmiar ludzkiego genomu wymagałby dziesiątek tysięcy początków replikacji we wszystkich chromosomach. Jednak liczenie tych miejsc jest trudne, ponieważ nie ma jasnego konsensusu co do konkretnych sekwencji pochodzenia. Jest prawdopodobne, że początki replikacji są definiowane przez kombinację sekwencji nukleotydowych, różnych białek i struktury chromatyny.

Replikacja histonów

Histony to białka odpowiedzialne za pakowanie DNA w chromatynę, a następnie w chromosomy. Tak więc histony mają kluczowe znaczenie dla fizycznej struktury i funkcji chromosomu eukariotycznego. Podczas replikacji chromosomów muszą również zostać zsyntetyzowane nowe histony, aby upakować nowe DNA w nukleosomy. Gdy widełki replikacyjne przesuwają się do przodu, nowe i stare histony ponownie łączą się losowo na komórkach potomnych.