DNA 복제

DNA 복제는 이중 나선의 두 가닥의 분리를 포함하며, 각 가닥은 새로운 보완 가닥이 복사되는 템플릿역할을 합니다.  복제 후, 각 이중 좌초 DNA에는 부모 또는 “오래된” 가닥 1개, “새로운” 가닥 1개가 포함됩니다. 이를 반보수적 복제라고 합니다. 결과 DNA 분자는 동일 순서를 가지고 있고 2개의 딸 세포로 동등하게 분할됩니다.

프로카요테의 복제

DNA 복제는 많은 수의 단백질과 효소를 사용합니다. 효소 헬리케이스는 DNA의 두 가닥을 분리합니다. 헬리케이스가 DNA를 따라 움직일 때, 복제 포크로 알려진 Y자형 구조를 형성하기 위해 두 가닥을 분리한다. 이에 따라, 효소 프리마제는 DNA 폴리머라제, DNA 합성을 담당하는 효소에 의한 DNA 합성을 개시하기 위해 프라이머로 알려진 RNA의 짧은 스트레칭을 추가한다. 박테리아에서는 DNA 폴리머라제의 세 가지 주요 유형이 알려져 있습니다: DNA 폴 I, DNA 폴 II 및 DNA pol III. DNA 폴 III는 DNA 합성에 필요한 효소; DNA 폴 I와 DNA 폴 II는 주로 수리에 필요합니다. DNA pol III는 데옥시리보뉴클레오티드를 추가하며, 각 핵은 템플릿 가닥의 뉴클레오티드에 하나씩, 성장하는 DNA 사슬의 3′-OH 그룹에 하나씩 추가합니다. DNA 폴리머라제 III는 5′ ~ 3′ 방향으로만 확장할 수 있습니다. 이러한 뉴클레오티드의 첨가에는 에너지가 필요합니다. 이 에너지는 각 뉴클레오티드에 부착된 3개의 인산염 단의 결합에 존재하며, 이는 에너지가 아데노신 삼위산염(ATP)의 인산염 결합에 저장되는 방식과 유사하다. 인산염 사이의 결합이 깨지고 디포스페이트가 방출되면 방출된 에너지는 탈수 합성에 의한 공유 인포디스터 결합의 형성을 허용합니다.

DNA 이중 나선은 항균적입니다. 즉, 한 가닥은 5’에서 3′ 방향으로 방향을 이고 다른 가닥은 3’에서 5′ 방향으로 지향됩니다. 복제 하는 동안, 3′ 받는 사람 5′ 부모 DNA 가닥에 보완 하는 하나의 가닥, 폴리머라제이 방향으로 뉴클레오티드를 추가할 수 있기 때문에 복제 포크쪽으로 지속적으로 합성 된다. 이 지속적으로 합성 된 가닥은 선도적 인 가닥이라고합니다. 5’에서 3′ 부모의 DNA에 보완적인 다른 가닥은 복제 포크에서 멀리 자라므로 폴리머라제는 복제 포크쪽으로 다시 이동하여 복제 포크에서 벗어나 다시 새로운 프라이머에 베이스를 추가해야합니다. 이전에 합성된 가닥에 부딪쳐다시 이동할 때까지 그렇게 합니다. 이 단계는 각각 RNA 프라이머에 의해 분리된 오카자키 단편으로 알려진 작은 DNA 서열 단편을 생성합니다. 오카자키 파편이 있는 가닥은 뒤쳐지는 가닥으로 알려져 있으며, 그 합성은 불연속이라고 합니다.

DNA 중합효소 III에 의한 합성 후, 프라이머는 DNA 중합효소 I의 외핵효소 활성에 의해 제거되고, 갭이 채워집니다. 새로 합성된 DNA(RNA 프라이머를 대체한) 및 이전에 합성된 DNA 사이에 남아 있는 닉은 한 DNA 단편의 3′-OH 말단과 다른 단편의 5′ 인산염 종자 사이의 공유 인포디스터 연결의 형성을 촉매하는 효소 DNA 리개진에 의해 밀봉되어, 설탕-인산염 을 안정화시키는 분자의 등뼈를 안정화한다.

진핵생물의 복제

진핵 게놈은 대핵 게놈 보다는 훨씬 더 복잡하고 더 크고 전형적으로 다중 선형 염색체로 이루어질 것입니다. 인간 게놈은, 예를 들면, 염색체의 haploid 세트 당 30억 개의 염기 쌍을 가지고 있고, 60억 개의 염기 쌍은 복제 도중 삽입됩니다. 각 진핵 염색체에 복제의 여러 기원이 있습니다; 인간 게놈은 복제의 30,000에서 50,000의 기원이 있습니다. 복제속도는 초당 약 100개의 뉴클레오티드이며, 이는 대핵 복제보다 10배 느립니다.

진핵생물의 복제의 필수 단계는 카르요테와 동일합니다. 복제를 시작하기 전에 DNA를 템플릿으로 사용할 수 있어야 합니다. 진핵 DNA는 매우 초응하고 포장되어 있으며, 히스톤을 포함한 많은 단백질에 의해 촉진됩니다. 복제의 개시에 따라, 원핵생물에서 발견되는 것과 유사한 과정에서, 신장은 진핵 DNA 폴리머라제에 의해 촉진된다. 주요 가닥은 진핵 폴리머라제 효소 폴 δ 지속적으로 합성되며, 뒤떨어지는 가닥은 폴 ε 합성된다. 효소 ribonuclease H (RNase H), 대신 DNA 폴리머라제의 박테리아에서와 같이, RNA 프라이머를 제거, 다음 DNA 뉴클레오티드로 대체. 남아있는 간격은 DNA 리개아제에 의해 밀봉됩니다.

원핵산에서와 마찬가지로 진핵 DNA 폴리머라제는 5’에서 3 방향으로만 뉴클레오티드를 첨가할 수 있다. 주요 가닥에서, 합성은 염색체의 끝 또는 반대 방향으로 진행되는 다른 복제 포크에 도달할 때까지 계속됩니다. 뒤쳐지는 가닥에서 DNA는 짧은 스트레칭으로 합성되며, 각각은 별도의 프라이머에 의해 시작됩니다. 복제 포크가 선형 염색체의 끝에 도달하면 염색체 끝에 복사할 DNA 단편에 대한 프라이머를 만들 곳이 없습니다. 이렇게 이러한 끝은 페어링되지 않은 상태로 유지되며 시간이 지남에 따라 세포가 계속 분열될 수록 점진적으로 짧아질 수 있습니다.

이 텍스트는 Openstax, 미생물학, 11.2 장에서 적응: DNA 복제.