Molekyyligenetiikassa DNA-, RNA- ja proteiinisynteesiprosessit jaetaan kuvauksen helpottamiseksi kolmeen vaiheeseen: aloitus, elongaatio ja lopetus. Nämä vaiheet kuvaavat erilaisia mekanismeja eri syntetisoiduille molekyyleille, mutta ne tarkoittavat aina prosessin alkua, kulkua ja loppua. Replikaation lopetus on DNA-molekyylien synteesin loppu.
Lopetuksen biologinen rooli
Aloitus ja lopetus ovat syntetisoidun ketjun kasvun alku- ja loppurajat, joka suoritetaan venymisvaiheessa. Prosessin loppuun saattaminen tapahtuu yleensä siellä, missä jatkosynteesin biologinen tarkoituksenmukaisuus päättyy (esimerkiksi replikonin tai transkriptonin pään kohtaan). Samanaikaisesti lopetus suorittaa 2 tärkeää toimintoa:
- ei salli synteesin mennä tietyn matriisiketjun osan ulkopuolelle;
- vapauttaa biosynteettisen tuotteen.
Näin esimerkiksi transkriptioprosessissa (RNA:n synteesi DNA-templaatin perusteella) lopettaminen ei salli prosessin ylittää tietyn geenin tai operonin rajaa. ATmuuten lähetti-RNA:n semanttinen sisältö rikottaisiin. DNA-synteesin tapauksessa lopetus pitää prosessin yhdessä replikonissa.
Joten, lopetus on yksi mekanismeista, joilla säilytetään matriisimolekyylien eri osien biosynteesin eristys ja järjestys. Lisäksi tuotteen vapauttaminen mahdollistaa sen, että jälkimmäinen voi suorittaa tehtävänsä ja palauttaa järjestelmän alkuperäiseen tilaan (entsyymikompleksien irtoaminen, matriisin spatiaalisen rakenteen palauttaminen jne.).
Mikä on DNA-synteesin lopetus
DNA:n synteesi tapahtuu replikaation aikana, prosessissa, jossa solun geneettinen materiaali kaksinkertaistuu. Tässä tapauksessa alkuperäinen DNA purkautuu, ja jokainen sen ketju toimii mallina uudelle (tytär) ketjulle. Tämän seurauksena kaksi täysimittaista DNA-molekyyliä muodostuu yhden kaksijuosteisen heliksin tilalle. Prokaryooteissa ja eukaryooteissa tämän prosessin päättyminen (loppu) tapahtuu eri tavalla johtuen joistakin eroista kromosomien replikaation mekanismeissa ja tumasta vapaiden solujen nukleoidissa.
Kuinka replikointi toimii
Koko proteiinikompleksi osallistuu replikaatioon. Päätehtävänä suorittaa synteesientsyymi, DNA-polymeraasi, joka katalysoi fosfodiesterisidosten muodostumista kasvavan ketjun nukleotidien välillä (jälkimmäiset valitaan komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti). DNA-polymeraasi vaatii toimiakseen alukkeen – alukkeen, jonka DNA-primaasi syntetisoi.
Tätä tapahtumaa edeltää DNA:n purkautuminen ja sen ketjujen irrottaminen,joista jokainen toimii synteesin matriisina. Koska jälkimmäinen voi esiintyä vain 5'-3'-päästä, yksi säikeestä tulee johtava (synteesi etenee eteenpäin ja jatkuvasti) ja toinen säie jää jäljessä (prosessi suoritetaan vastakkaiseen suuntaan ja fragmentaarisesti). Fragmenttien välinen aukko korjataan myöhemmin DNA-ligaasilla.
Kaksoisheliksin purkamisen suorittaa DNA-helikaasientsyymi. Tämä prosessi muodostaa Y-muotoisen rakenteen, jota kutsutaan replikointihaarukiksi. Tuloksena saadut yksijuosteiset alueet stabiloivat niin kutsutut SSB-proteiinit.
Päättyminen on DNA-synteesin pysähtymistä, joka tapahtuu joko replikaatiohaarukoiden kohtaamisen seurauksena tai kun kromosomin loppu saavutetaan.
Prokaryoottien lopetusmekanismi
Replikaation loppuunsaattaminen prokaryooteissa tapahtuu genomin sopivassa kohdassa (päätekohdassa) ja sen määrää kaksi tekijää:
- replication fork meeting;
- ter-sites.
Haarukat kohtaavat, jos DNA-molekyylillä on suljettu pyöreä muoto, mikä on ominaista useimmille prokaryooteille. Jatkuvan synteesin seurauksena kunkin ketjun 3'- ja 5'-päät yhdistetään. Yksisuuntaisessa replikaatiossa sovituspiste on sama kuin alkuperäpaikka (OriC). Tässä tapauksessa syntetisoitu ketju kiertää ikään kuin rengasmolekyyliä palaten alkupisteeseen ja kohtaamalla itsensä 5'-pään. Kaksisuuntaisella replikaatiolla (synteesi etenee samanaikaisesti kahteen suuntaan OriC-pisteestä) kokoushaarukat ja päiden liitos tapahtuu rengasmolekyylin keskellä.
Renkaiden kytkeminen tapahtuu DNA-ligaasilla. Tämä muodostaa rakenteen, jota kutsutaan katekaaniksi. Ottamalla käyttöön yhden juosteen katkaisun DNA-gyraasi rikkoo renkaat ja replikaatioprosessi on valmis.
Ter-sivustot osallistuvat myös replikointiin. Ne sijaitsevat 100 emäsparia haarukoiden kohtaamiskohdan ulkopuolella. Nämä alueet sisältävät lyhyen sekvenssin (23 bp), johon tus-geenin proteiinituote sitoutuu, mikä estää replikaatiohaarukan etenemisen.
Replikaation lopetus eukaryoottisolussa
Ja viimeinen hetki. Eukaryooteissa yksi kromosomi sisältää useita replikaation aloituspisteitä, ja lopetus tapahtuu kahdessa tapauksessa:
- kun vastakkaisiin suuntiin liikkuvat haarukat törmäävät;
- jos kromosomin loppu saavutetaan.
Prosessin lopussa erotetut DNA-molekyylit sitoutuvat kromosomaalisiin proteiineihin ja jakautuvat säännöllisesti tytärsolujen kesken.
