Replikacja DNA w komkach eukariotycznych Strona 1

12.3 PROCES REPLIKACJI DNA

■    Inicjacja (sekcja 12.3.1) obejmuje rozpoznanie miejsca (lub miejsc) w obrębie cząsteczki DNA, od którego (których) replikacja się rozpoczyna.

■    Elongacja (sekcja 12.3.2) obejmuje procesy związane z działaniem widełek replikacyjnych podczas kopiowania rodzicielskich łańcuchów polinukleoty-dowych.

■    Terminacja (sekcja 12.3.3) jest procesem, który dotychczas poznano w sposób niedostateczny. Ter-minacją określamy proces kończenia i ostatecznego kompletowania now^rych łańcuchów DNA.

Inicjacja replikacji genomowego DNA

Inicjacja replikacji DNA Zaczyna się zawsze w tym samym, ściśle określonym miejscu lub miejscach cząsteczki DNA. Miejsca te w anglojęzycznej literaturze naukowej noszą nazwę origins of replication. Po inicjacji powstałe widełki replikacyjne przesuwają się w przeciwnych kierunkach wzdłuż replikowanej cząsteczki DNA; replikacja jest więc procesem dwukierunkowym

W chromosomach eukariotycznych liczby nukleotydów ulegających kopiowaniu przez jedną parę widełek replikacyjnych są mniejsze, gdyż organizmy te mają wiele miejsc inicjacji aktywno wanych jednocześnie

DNA ulega replikacji tylko podczas fazy S. Wejście w fazę S jest regulowane przez złożony system białek nazywanych cyklinami i kinazami zależnymi od cyklin (CDK, ang. cycliii-dependent kinases), które są kolejno aktywowane przez sygnały wzrostu, docierające do komórki z zewnątrz .Regiony ulegające replikacji we wczesnej fazie S to przede wszystkim te, które stanowią euchromatynę (która zawiera trans-kiypcyjnie aktywny DNA), natomiast te, które replikują się w późnej fazie S, znajdują się głównie w^r obrębie lieterochromatyny. DNA tworzący centromery i telomery jest replikowany jako ostatni. Minimalna długość DNA, który umożliwia replikację, wynosi jedynie 11 pz i zawiera zgodną sekwencję [A T] TTTAT [A G] TTT [A T]; Z sekwencją tą wiąże się kompleks rozpoznający miejsce inicjacji (ORC, ang. oiigin recognition complex), który, po aktywacji przez kina ze CDK, umożliwia „otwarcie" DNA do kopiowania.

Inicjacja każdego replikonu może następować w losow o wybranych miejscach leżących w obrębie strefy inicjacji. Strefa ta może mieć długość lulku tysięcy par zasad i stanowić część rozproszonych s ekwenc ji p o wtórz ony cli.

Eukariotyczne replikony mogą ulegać inicjacji tylko jeden raz w trakcie cyklu komórkowego.

Faza elongacji replikacji DNA

Gdy tylko replikacja DNA zostanie zainicjowana, widełki replikacyjne zaczynają się przesuwać wzdłuż łańcuchów DNA stając się ośrodkiem procesu replikacji, czyli syntezy nowych nici DNA, komplementarnych do polinukleotydowych nici rodzicielskich.

Komórki eukariotyczne mają aż pięć polimeraz DNA oznaczonych greckimi literami a, [3, y, 6, i e

Głównym enzymem replikacyjnym eukanotów jest polimeraza DNA 8, zbudowana z dwóch podjednostek (wg niektórych danych - trzech); enzym ten dodatkowo ściśle współdziała w trakcie replikacji DNA z białkiem pomocniczym nazwanym PCNA (ang. proliferating celi nuclear antigen), które funkcjonalnie jest odpowiednikiem podjednostki p z komórek £. coli i tak jak ona mocno przytrzymuje enzym na matrycy DNA. Polimeraza DNA a odgrywa również bardzo ważną funkcję w syntezie DNA, gdyż jest enzymem odpowiedzialnym za rozpoczynanie replikacji w genomie eukariotycznym poprzez syntezę starterów' (patrz rys, 12.12B). Rolą polimerazy DNA y jest replikacja genomu mitochondrialnego, chociaż sama polimeraza kodowana jest przez gen jądra komórkowego.

Ograniczenie możliwości polimerazy DNA do syntezy polinukleotydów tylko w kierunku 5'->3' oznacza, że nić opóźniona może być kopiowana na matrycy rodzicielskiej tylko w sposób nieciągły, początkowa produkty replikacji nici opóźnionej muszą być krótkimi segmentami polinukleotydowymi. - fragmenty Okazaki o wielkości nie przekraczającej 200 nukleotydów