In de moleculaire genetica worden de processen van DNA-, RNA- en eiwitsynthese voor het gemak van de beschrijving in drie fasen verdeeld: initiatie, verlenging en beëindiging. Deze stadia beschrijven verschillende mechanismen voor verschillende gesynthetiseerde moleculen, maar ze betekenen altijd het begin, het verloop van het proces en het einde. Replicatieterminatie is het einde van de synthese van DNA-moleculen.
De biologische rol van beëindiging
Initiatie en beëindiging zijn de begin- en eindgrenzen van de groei van de gesynthetiseerde keten, die wordt uitgevoerd in de verlengingsfase. De voltooiing van het proces vindt gewoonlijk plaats waar de biologische doelmatigheid van verdere synthese eindigt (bijvoorbeeld op de plaats van het einde van het replicon of transcripton). Tegelijkertijd vervult beëindiging 2 belangrijke functies:
- staat niet toe dat synthese verder gaat dan een specifiek deel van de matrixketen;
- geeft het biosynthetische product vrij.
Dus, bijvoorbeeld, in het proces van transcriptie (synthese van RNA op basis van een DNA-template), staat terminatie niet toe dat het proces de grens van een bepaald gen of operon overschrijdt. BIJanders zou de semantische inhoud van boodschapper-RNA worden geschonden. In het geval van DNA-synthese houdt terminatie het proces binnen een enkel replicacon.
Beëindiging is dus een van de mechanismen voor het handhaven van de isolatie en ordelijkheid van de biosynthese van verschillende secties van matrixmoleculen. Bovendien stelt de afgifte van het product de laatste in staat zijn functies uit te voeren en het systeem ook in zijn oorspronkelijke staat terug te brengen (loslating van enzymcomplexen, herstel van de ruimtelijke structuur van de matrix, enz.).
Wat is de beëindiging van DNA-synthese
DNA-synthese vindt plaats tijdens replicatie, het proces van verdubbeling van het genetische materiaal in een cel. In dit geval wikkelt het oorspronkelijke DNA zich af en dient elk van zijn ketens als een sjabloon voor een nieuwe (dochter). Als resultaat worden twee volwaardige DNA-moleculen gevormd in plaats van één dubbelstrengs helix. De beëindiging (einde) van dit proces bij prokaryoten en eukaryoten verloopt anders vanwege enkele verschillen in de mechanismen van chromosoomreplicatie en de nucleoïde van kernvrije cellen.
Hoe replicatie werkt
Een heel complex van eiwitten is betrokken bij replicatie. De belangrijkste functie wordt uitgevoerd door het synthese-enzym, DNA-polymerase, dat de vorming van fosfodiesterbindingen tussen de nucleotiden van de groeiende keten katalyseert (de laatste worden geselecteerd volgens het principe van complementariteit). Om te beginnen werken, heeft DNA-polymerase een primer nodig - een primer die wordt gesynthetiseerd door DNA-primase.
Deze gebeurtenis wordt voorafgegaan door het afwikkelen van DNA en de scheiding van zijn ketens,die elk dienen als een matrix voor synthese. Aangezien dit laatste alleen kan plaatsvinden van het 5'- naar het 3'-uiteinde, wordt de ene streng leidend (de synthese verloopt in voorwaartse richting en continu), en de andere streng blijft achter (het proces wordt uitgevoerd in de tegenovergestelde richting en fragmentarisch). De opening tussen fragmenten wordt vervolgens gerepareerd door DNA-ligase.
Het afwikkelen van de dubbele helix wordt uitgevoerd door het DNA-helicase-enzym. Dit proces vormt een Y-vormige structuur die de replicatievork wordt genoemd. De resulterende enkelstrengs regio's worden gestabiliseerd door de zogenaamde SSB-eiwitten.
Beëindiging is de stopzetting van de DNA-synthese, die optreedt als gevolg van het samenkomen van replicatievorken, of wanneer het einde van het chromosoom is bereikt.
Beëindigingsmechanisme bij prokaryoten
De voltooiing van replicatie in prokaryoten vindt plaats op het juiste punt in het genoom (eindpunt) en wordt bepaald door twee factoren:
- replicatievorkvergadering;
- ter-sites.
De ontmoeting van de vorken vindt plaats als het DNA-molecuul een gesloten cirkelvorm heeft, wat kenmerkend is voor de meeste prokaryoten. Als resultaat van continue synthese zijn de 3'- en 5'-uiteinden van elke keten met elkaar verbonden. Voor unidirectionele replicatie is het matchpunt hetzelfde als de origin site (OriC). In dit geval gaat de gesynthetiseerde keten als het ware om het ringmolecuul heen, keert terug naar het beginpunt en ontmoet het 5'-uiteinde van zichzelf. Met bidirectionele replicatie (synthese verloopt gelijktijdig in twee richtingen vanaf het OriC-punt), de vergaderingvorken en de verbinding van de uiteinden vindt plaats in het midden van het ringmolecuul.
Koppeling van ringen wordt uitgevoerd door DNA-ligase. Dit vormt een structuur die een cathekan wordt genoemd. Door een enkelstrengige breuk te introduceren, breekt DNA-gyrase de ringen en is het replicatieproces voltooid.
Ter-sites nemen ook deel aan replicatie. Ze bevinden zich 100 basenparen voorbij het punt waar de vorken samenkomen. Deze regio's bevatten een korte sequentie (23 bp) waaraan het eiwitproduct van het tus-gen bindt, waardoor de verdere voortgang van de replicatievork wordt geblokkeerd.
Replicatiebeëindiging in eukaryote cel
En het laatste moment. Bij eukaryoten bevat één chromosoom verschillende startpunten voor replicatie, en beëindiging vindt plaats in twee gevallen:
- wanneer vorken die in tegengestelde richting bewegen met elkaar in botsing komen;
- als het einde van het chromosoom is bereikt.
Aan het einde van het proces binden de gescheiden DNA-moleculen zich aan chromosomale eiwitten en worden ze ordelijk verdeeld over de dochtercellen.
