Replikation
Bei der Replikation wird der DNA-Strang semikonservativ dupliziert.
Bevor die Replikation beginnt wird die Doppelhelix von der
DNA-Helicase geöffnet. Durch die dann bindenden
helix-destabilisierenden Proteine (SSB) wird die Bildung von
Haarnadelstrukturen verhindert und die DNA für die Arbeit der
Polymerase gestreckt.
Die sogenannte Replikationsgabel entsteht an einem
Relikations-Startpunkt oder Origin. An diesem bindet ein spezifisches
Initatorprotein, an das sich dann die Helicase anlagert und mit der
Bildung der Replikationsgabel beginnt.
Da die DNA eine helicale Struktur hat, müsste sich das gesamte
Chromosom bei einer Replikation normalerweise drehen. Damit dies nicht
geschehen muss erzeugt die Toposiomerase einen Bruch in einem oder
beiden Strängen, so dass die neu entstandenen Einzelstränge sich frei um
die aufgebrochene Bindung drehen und so Spannungen abbauen können.
Die Replikation kann immer nur in einer Richtung von 5' nach 3'
geschehen. Während die Polymerase am Leistrang die Tochter-DNA
kontinuierlich synthetsiert, wandert sie am Folgestrang immer nur ein
Stück entlang und bringt dort die Okazaki-Fragmente an, die dann durch
die DNA-Ligase verbunden werden.
Damit die DNA-Polymerase ihre Arbeit beginnt, ist ein sogenannter
Primer, ein kurzes Stück DNA notwendig. Die DNA-Polymerase hängt an
diesen Prime ihre Nukleotide an. Falsch gebundene Basen sind schlechte
Matrizen und werden durch eine katalytische Untereinheit der
Polymerase entfernt (Exonuklease-Aktivität). Diese Hydrolyse der
falschen Basen wäre in 3' nach 5'-Richtung nicht möglich.
Die Polymerase wird durch einen sogenannten Gleitring an der DNA
festgehalten und erst beim Stop kann sie sich lösen.
Die Primer bestehen aus RNA und werden von der DNA-Primase
angebracht. Diese werdn hinterher wieder entfernt, da sie nicht
Fehlerkorrigiert sind. Die Fehlerkorrektur benötigt die Bindung an
einen Vorgänger. Die dann entstandene Lücke wird durch die DNA-Ligase
geschlossen.
Alle an der Replikation beteiligten Einzelenzyme sind in einem
Primosom zusammengefasst.
Nach der Replikation tritt ein weiterer Korrekturmechanismus in
Kraft. Dieses Fehlpaarungskorrekutsystem reagiert auf falsch gepaarte
Basen. Bei E. coli erkennt das Enzym an hand der methylierten A-Reste
den neu synthetisierten Strang und korrigiert ihn.
Im Wesentlichen verläuft die Replikation bei Pro- und Eukaryonten
gleich.
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