6.6: Synteza nici opóźnionej

Podczas replikacji nici komplementarne w dwuniciowym DNA są syntetyzowane w różnym tempie. Replikacja rozpoczyna się najpierw od nici wiodącej. Replikacja rozpoczyna się później, przebiega wolniej i przebiega nierównomiernie na nici opóźnionej.

Istnieje kilka głównych różnic między syntezą nici wiodącej a syntezą nici opóźnionej. 1) Synteza nici wiodącej zachodzi w kierunku otwarcia widełek replikacyjnych, podczas gdy synteza nici opóźnionej zachodzi w kierunku przeciwnym. 2) Do syntezy nici wiodącej potrzebny jest pojedynczy starter, podczas gdy do syntezy nici opóźnionej potrzebnych jest wiele starterów RNA. 3) Po początkowej syntezie startera, nić wiodąca potrzebuje jedynie polimerazy DNA do kontynuacji replikacji, podczas gdy nić opóźniona potrzebuje wielu enzymów, w tym polimerazy DNA I, RNazy H i ligazy. 4) Nić wiodąca jest syntetyzowana jako ciągły fragment, podczas gdy nić opóźniona jest syntetyzowana jako seria krótszych fragmentów zwanych fragmentami Okazaki. Zatem synteza nici opóźnionej jest procesem wieloetapowym obejmującym wyrafinowaną koordynację między różnymi cząsteczkami.

Ze względu na różną wielkość genomu prokariontów i eukariontów proces syntezy nici opóźnionej różni się między nimi. Najbardziej widoczną różnicą jest długość fragmentów Okazaki. Średnia długość fragmentu Okazaki wynosi około 1000 do 2000 nukleotydów u prokariotów, ale tylko 100 do 200 nukleotydów u eukariontów.

Komplementarne nici w dwuniciowym DNA replikują się w różnym tempie. Na jednym pasmie proces replikacji jest ciągły i szybki; Ta nowo utworzona nić potomna nazywana jest nicią wiodącą.

Na drugiej nici proces replikacji jest nieciągły, stosunkowo wolniejszy i rozpoczyna się nieco później; ta nić potomna jest znana jako nić opóźniona.

Polimeraza DNA może syntetyzować DNA tylko w kierunku od 5 'do 3'. Z tego powodu nić wiodąca jest syntetyzowana w sposób ciągły.

Jednak polimeraza DNA nie może syntetyzować DNA w kierunku od 3 'do 5' na opóźnionej nici.

Aby poradzić sobie z tym problemem, synteza DNA odbywa się w sposób nieciągły w kierunku od 5' do 3'.

Enzym prymaza DNA, który jest obecny w pobliżu otwarcia widełek replikacyjnych, będzie syntetyzować wiele starterów RNA na opóźnionej nici w miarę rozwijania DNA.

Następnie polimeraza DNA syntetyzuje DNA na końcu startera, aż napotka następny starter.

Ten cykl syntezy starterów przez prymazę i późniejszego wydłużania DNA przez polimerazę jest kontynuowany wzdłuż opóźnionej nici. Powstałe w ten sposób krótkie fragmenty DNA są znane jako fragmenty Okazaki.

Enzym RNaza H następnie usuwa startery RNA przeplatane między fragmentami Okazaki.

Inna polimeraza DNA następnie wypełnia puste przestrzenie pozostałe po usunięciu starterów RNA.

Jednak polimeraza DNA nie może wypełnić nacięć obecnych między fragmentami Okazaki.

To ostatnie zadanie jest wykonywane przez enzym ligazę DNA, który łączy koniec 3' jednego fragmentu z końcem 5' drugiego, aby nieciągłą opóźnioną nić przekształcić w ciągłą.