DNA Replikasyon Mekanizması
Çift sarmalı çözen ve son Okazaki parçasının birleşmesine kadar başlangıç noktasından itibaren iki sadık kopyayı oluşturan adım adım moleküler koreografi.
Tanım
DNA replikasyon mekanizması, bir hücrenin bir replikasyon çatalında bir DNA çift sarmalının iki iplikçiğini ayırdığı ve her birini 5'→3' yönünde tamamlayıcı bir iplikçik sentezlemek için kalıp olarak kullandığı, böylece iki yarı korunumlu yavru molekül ürettiği koordineli enzimatik adımlar bütünüdür.
Kapsam
Bu konu, bir replikasyon çatalının nasıl oluştuğunu ve DNA'nın her iki kalıp iplikçiği üzerinde nasıl sentezlendiğini açıklamaktadır. Başlangıç noktasının tanınması ve erimesi, astar sentezi, sürekli öncü iplikçiğin ve kesintili gecikmeli iplikçiğin sentezini zorlayan antiparalel kısıtlama, replizomun bileşenleri ve parçaların sağlam yavru iplikçiklere birleşmesi ele alınmaktadır. Doğruluk ve onarım, yalnızca uzama adımının içsel bir parçası oldukları ölçüde incelenmektedir.
Temel sorular
- Replikasyon, kromozomun herhangi bir yerinde değil de belirli bir başlangıç noktasında nasıl başlatılır?
- Bir iplikçik neden sürekli, diğeri ise kısa parçalar halinde yapılmak zorundadır?
- Replizomu hangi proteinler oluşturur ve her biri neye katkıda bulunur?
- Kesintili gecikmeli iplikçik parçaları sürekli bir iplikçik halinde nasıl birleştirilir?
Temel kuramlar
- Antiparalel kalıp kısıtlaması
- İki iplikçik zıt yönlerde ilerlediği ve polimerazlar yalnızca 5'→3' yönünde uzattığı için, bir iplikçik (öncü) çatala doğru sürekli olarak kopyalanırken, diğer iplikçik (gecikmeli) çataldan uzaklaşan ayrı Okazaki parçaları olarak kopyalanır.
- Yarı korunumlu çatal ilerlemesi
- Her ayrılmış ebeveyn iplikçiği bir yeni iplikçiğe kalıplık eder, bu nedenle çatal, Meselson ve Stahl tarafından deneysel olarak gösterildiği gibi, her biri bir eski ve bir yeni iplikçik içeren iki çift sarmal üretir.
Mekanizmalar
Bir başlatıcı protein başlangıç noktasına bağlanır ve bir helikaz ile çift sarmalı eriterek çift yönlü bir çatal oluşturur. Tek iplikçiğe bağlanan proteinler açıkta kalan iplikçikleri kaplar ve primaz kısa RNA astarları sentezler. Kelepçe yükleyici tarafından yüklenen kayar kelepçelerle kalıba tutunan replikatif DNA polimerazlar, astarları uzatır: öncü iplikçik sürekli olarak yapılırken, gecikmeli iplikçik her biri yeni bir astarla başlayan Okazaki parçaları olarak yapılır. Astarlar daha sonra çıkarılır, boşluklar doldurulur ve DNA ligaz kalan çentikleri birleştirerek iki sürekli yavru çift sarmal oluşturur.
Klinik önem
Replikasyon mekanizması bölünen hücrelerde temel ve hızla aktif olduğundan, bileşenlerinden birkaçı antimikrobiyal ve antikanser araştırmalarının hedefleri arasındadır; çataldaki hatalar bir mutasyon kaynağıdır. Bu, klinik tavsiye değil, eğitimsel bir bağlamdır.
Tarihçe
1953'teki çift sarmal yapısı tarafından ima edilen ve 1958'de Meselson ve Stahl tarafından doğrulanan yarı korunumlu model çerçeveyi belirlemiştir; Reiji Okazaki'nin kısa gecikmeli iplikçik parçalarını keşfi ve Kornberg'in enzimolojisi, günümüzde ders kitaplarında açıklanan çatalın kesintili, çok proteinli yapısını ortaya koymuştur.
Öne çıkan isimler
- Arthur Kornberg
- Reiji Okazaki
- Matthew Meselson
- Franklin Stahl
İlgili konular
Temel eserler
- meselson1958
- watson2013
Sıkça sorulan sorular
- Okazaki parçaları nelerdir?
- Gecikmeli iplikçik üzerinde kesintili olarak sentezlenen kısa DNA parçalarıdır; daha sonra DNA ligaz tarafından tek bir sürekli iplikçik halinde birleştirilirler.
- Neden bir astar gereklidir?
- DNA polimerazlar yalnızca mevcut, baz eşleşmiş bir 3' ucunu uzatabilir, bu nedenle primaz tarafından yapılan kısa bir RNA astarı sentez için başlangıç noktasını sağlar.