Ökaryotlarda Replikasyon

Ökaryotik hücrelerde DNA replikasyonu yüksek oranda korunur ve sıkı bir şekilde düzenlenir. Çoklu doğrusal kromozomların, hücre bölünmesinden önce yüksek doğrulukla kopyalanması gerekir, bu nedenle kopyalama sürecinde özel rolleri yerine getiren birçok protein vardır. Çoğaltma üç aşamada gerçekleşir: başlatma, uzama ve sonlandırma ve çekirdekte iki tam kromozom seti ile sona erer.

Birçok Protein Çoğalmayı Kökende Düzenler

Ökaryotik replikasyon, prokaryotik DNA replikasyonuyla aynı prensiplerin çoğunu takip eder, ancak genom çok daha büyük olduğundan ve kromozomlar dairesel yerine doğrusal olduğundan, süreç daha fazla protein gerektirir ve birkaç önemli farklılığa sahiptir. Birincisi, prokaryotlardan farklı olarak ökaryotlarda replikasyon, her bir kromozom boyunca birden fazla replikasyon kaynağında eş zamanlı olarak gerçekleşir. Başlatıcı proteinler bu kökenleri tanır ve onlara bağlanır ve DNA çift sarmalını çözmek için helikaz proteinlerini görevlendirir. Her başlangıç noktasında iki çoğaltma çatalı oluşur. Primaz daha sonra DNA'nın tek iplikçiklerine kısa RNA primerleri ekler; bunlar, DNA polimerazın diziyi bağlaması ve kopyalamaya başlaması için bir başlangıç noktası görevi görür. DNA yalnızca 5' ila 3' yönünde sentezlenebilir, dolayısıyla her iki ipliğin tek bir replikasyon çatalından replikasyonu iki farklı yönde ilerler. Öncü iplik sürekli olarak sentezlenirken, geri kalan iplikçik, Okazaki fragmanları adı verilen, 100-200 baz çifti uzunluğundaki kısa parçalar halinde sentezlenir. Replikasyonun büyük kısmı tamamlandığında, RNaz enzimleri RNA primerlerini uzaklaştırır, DNA polimeraz boşlukları doldurur ve DNA ligaz yeni iplikçikteki boşlukları kapatır.

Çoğaltma İşinin Polimerazlar Arasında Bölünmesi

Ökaryotlarda DNA'nın kopyalanmasının iş yükü, birçok farklı tipte DNA polimeraz enzimi arasında bölünmüştür. Tüm organizmalardaki ana DNA polimeraz aileleri, protein yapılarının ve amino asit dizilerinin benzerliğine göre kategorize edilir. Keşfedilen ilk aileler A, B, C ve X olarak adlandırılıp; Y ve D aileleri daha sonra tanımlanmıştır. Ökaryotlardaki B ailesi polimerazları arasında replikasyon çatalında bir primaz olarak da işlev gören Pol α ve sırasıyla şablonun önde gelen ve geride kalan iplikçiklerinde DNA replikasyonu işinin çoğunu yapan enzimler olan Pol δ ve ε bulunur. Diğer DNA polimerazlar, DNA hasarını onarmak, mitokondriyal ve plastid DNA'yı kopyalamak ve RNA primerleri çıkarıldıktan sonra geride kalan zincirdeki DNA dizisindeki boşlukları doldurmak gibi görevlerden sorumludur.

Telomerler Kromozomların Uçlarını Bozulmaya Karşı Korur

Ökaryotik kromozomlar doğrusal olduğundan uçlarında bozulmaya karşı hassastırlar. Önemli genetik bilgiyi hasardan korumak için, kromozomların uçları, yüksek oranda korunmuş G açısından zengin DNA'nın (telomerler) kodlamayan birçok tekrarını içerir. Kromozomun her iki ucundaki kısa tek iplikli 3' çıkıntı, kromozomu çekirdek içinde stabilize eden özel proteinlerle etkileşime girer. Gecikmeli zincirin sentezlenme şekli nedeniyle, her hücre bölünmesinde az miktarda telomerik DNA kopyalanamaz. Sonuç olarak telomerler birçok hücre döngüsü boyunca giderek kısalır ve bu nedenle hücresel yaşlanmanın bir belirteci olarak ölçülebilir. Germ hücreleri ve kök hücreler gibi belirli hücre popülasyonları, telomerleri uzatan ve telomerler kısalmadan önce hücrenin daha fazla hücre döngüsüne girmesine izin veren bir enzim olan telomerazı ifade eder.