डीएनए प्रतिकृति क्रियाविधि

चरण-दर-चरण आणविक कोरियोग्राफी जो दोहरे हेलिक्स को खोलती है और दो सटीक प्रतियां बनाती है, उत्पत्ति के आरंभ से लेकर अंतिम ओकाज़ाकी खंड के जुड़ने तक।

Definition

डीएनए प्रतिकृति क्रियाविधि एंजाइमी चरणों का समन्वित समूह है जिसके द्वारा एक कोशिका प्रतिकृति फोर्क पर डीएनए डुप्लेक्स के दो स्ट्रैंड्स को अलग करती है और प्रत्येक का उपयोग 5'→3' दिशा में एक पूरक स्ट्रैंड को संश्लेषित करने के लिए टेम्पलेट के रूप में करती है, जिससे दो अर्ध-संरक्षी पुत्री अणु उत्पन्न होते हैं।

Scope

यह विषय बताता है कि प्रतिकृति फोर्क कैसे स्थापित होता है और डीएनए का संश्लेषण दोनों टेम्पलेट स्ट्रैंड्स पर कैसे होता है। इसमें उत्पत्ति की पहचान और पिघलना, प्राइमर संश्लेषण, एंटीपैरेलल बाधा जो निरंतर लीडिंग-स्ट्रैंड और असंतत लैगिंग-स्ट्रैंड संश्लेषण को मजबूर करती है, रेप्लिसोम के घटक, और अखंड पुत्री स्ट्रैंड्स में खंडों का जुड़ना शामिल है। निष्ठा और मरम्मत को केवल तभी माना जाता है जब वे विस्तार चरण के आंतरिक हों।

Core questions

• गुणसूत्र पर कहीं भी नहीं, बल्कि एक विशिष्ट उत्पत्ति पर प्रतिकृति कैसे शुरू होती है?
• एक स्ट्रैंड को लगातार और दूसरे को छोटे खंडों में क्यों बनाना चाहिए?
• कौन से प्रोटीन रेप्लिसोम बनाते हैं और प्रत्येक का क्या योगदान है?
• असंतत लैगिंग-स्ट्रैंड खंडों को एक निरंतर स्ट्रैंड में कैसे जोड़ा जाता है?

Key theories

एंटीपैरेलल टेम्पलेट बाधा

चूंकि दो स्ट्रैंड विपरीत दिशाओं में चलते हैं और पोलीमरेज़ केवल 5'→3' का विस्तार करते हैं, एक स्ट्रैंड (लीडिंग) फोर्क की ओर लगातार कॉपी किया जाता है जबकि दूसरा (लैगिंग) फोर्क से दूर असतत ओकाज़ाकी खंडों के रूप में कॉपी किया जाता है।

अर्ध-संरक्षी फोर्क प्रगति

प्रत्येक अलग किया गया पैतृक स्ट्रैंड एक नया स्ट्रैंड टेम्पलेट करता है, इसलिए फोर्क दो डुप्लेक्स उत्पन्न करता है जिसमें प्रत्येक में एक पुराना और एक नया स्ट्रैंड होता है, जैसा कि मेसेल्सन और स्टाहल द्वारा प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया था।

Mechanisms

एक आरंभकर्ता प्रोटीन उत्पत्ति से जुड़ता है और, एक हेलिकेज़ के साथ, डुप्लेक्स को पिघलाकर एक द्वि-दिशात्मक फोर्क बनाता है। एकल-स्ट्रैंड बाइंडिंग प्रोटीन उजागर स्ट्रैंड्स को कोट करते हैं और प्राइमेज़ छोटे आरएनए प्राइमर को संश्लेषित करता है। प्रतिकृति डीएनए पोलीमरेज़, क्लैंप-लोडर द्वारा लोड किए गए स्लाइडिंग क्लैंप द्वारा टेम्पलेट से जुड़े होते हैं, प्राइमर का विस्तार करते हैं: लीडिंग स्ट्रैंड लगातार बनता है, और लैगिंग स्ट्रैंड ओकाज़ाकी खंडों के रूप में बनता है, प्रत्येक एक नए प्राइमर द्वारा शुरू होता है। फिर प्राइमर हटा दिए जाते हैं, अंतराल भर दिए जाते हैं, और डीएनए लाइगेज़ शेष निक्स को सील कर देता है ताकि दो निरंतर पुत्री डुप्लेक्स उत्पन्न हो सकें।

Clinical relevance

चूंकि प्रतिकृति मशीनरी विभाजित कोशिकाओं में आवश्यक और तेजी से सक्रिय होती है, इसके कई घटक रोगाणुरोधी और कैंसर-रोधी अनुसंधान के लक्ष्य हैं; फोर्क में त्रुटियां उत्परिवर्तन का एक स्रोत हैं। यह शैक्षिक संदर्भ है, नैदानिक सलाह नहीं।

History

अर्ध-संरक्षी मॉडल, जो 1953 की दोहरे-हेलिक्स संरचना द्वारा निहित था और 1958 में मेसेल्सन और स्टाहल द्वारा पुष्टि की गई थी, ने ढांचा तैयार किया; रेइजी ओकाज़ाकी द्वारा छोटे लैगिंग-स्ट्रैंड खंडों की खोज और कोर्नबर्ग के एंजाइमोलॉजी ने फिर फोर्क की असंतत, बहु-प्रोटीन प्रकृति का खुलासा किया जिसे अब पाठ्यपुस्तकों में वर्णित किया गया है।

Key figures

• Arthur Kornberg
• Reiji Okazaki
• Matthew Meselson
• Franklin Stahl

Seminal works

• meselson1958
• watson2013

Frequently asked questions

ओकाज़ाकी खंड क्या हैं?

लैगिंग स्ट्रैंड पर असंतत रूप से संश्लेषित डीएनए के छोटे खंड; उन्हें बाद में डीएनए लाइगेज़ द्वारा एक निरंतर स्ट्रैंड में जोड़ा जाता है।

प्राइमर की आवश्यकता क्यों होती है?

डीएनए पोलीमरेज़ केवल एक मौजूदा बेस-जोड़ी 3' सिरे का विस्तार कर सकते हैं, इसलिए प्राइमेज़ द्वारा बनाया गया एक छोटा आरएनए प्राइमर संश्लेषण के लिए प्रारंभिक बिंदु प्रदान करता है।