Replikation bei Eukaryoten

Replikation bei EukaryotenDie Replikation bezeichnet die Vervielfältigung der Erbinformation nach einem semikonservativen Mechanismus. Das Ergebnis der Replikation sind zwei identische DNA-Moleküle.Der Ablauf der Replikation lässt sich in mehrere Schritte gliedern:

Die Replikation startet an definierten Stellen, die als Replikationsursprünge bezeichnet werden.

Eine Helikase trennt die DNA-Doppelstränge voneinander. Es kommt zur Ausbildung einer Replikationsgabel. Einzelstrang-bindende Proteine (SSBs) stabilisieren die getrennten Stränge.

Die Doppelhelix-Struktur der DNA erfordert eine Entspiralisierung durch Topoisomerasen im Bereich der Replikation, da sonst die mechanische Spannung auf der DNA steigt und die Helikase die Stränge nicht mehr trennen kann.

Eine Primase (Teil der DNA-Polymerase α) synthetisiert einen RNA-Primer, da DNA-Polymerasen die DNA-Synthese nur an einem freien 3'-OH Ende starten können.

Eine replikative DNA-Polymerase mit hoher Prozessivität beginnt mit der DNA-Synthese.

Der strikte 5'→3'-Mechanismus der DNA-Polymerasen führt dazu, dass die DNA-Synthese nur auf einem Strang (Leitstrang) kontinuierlich stattfinden kann. Auf dem anderen Strang (Folgestrang) muss DNA-Synthese regelmäßig erneut durch die Primase initiiert werden. Die entstehenden Abschnitte werden als Okazaki-Fragmente bezeichnet. Die Replikation in Eukaryoten wird durch die DNA-Polymerasen δ und ε durchgeführt. Die Polymerase δ wird durch PCNA auf den Folgestrang geladen und Polymerase ε auf den Leitstrang.

Die RNA-Primer werden durch die Pol δ durch DNA-Nukleotide ersetzt und das Rückgrat der DNA durch eine Ligase verschlossen.

Die Enzyme der Replikation sind durch verschiedene Bindungen miteinander vernetzt und hochgradig koordiniert. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie auch oft als eine molekulare Maschine charakterisiert, die als Replisom bezeichnet wird. Autor: Janica Nolte, DocCheck, adaptiert von “DNA Replication Process” and "DNA Replisome (Eukaryotic Replication)", by BioRender.com (2022); abgerufen von https://app.biorender.com/biorender-templates; lizenziert unter CC BY-NC-SA 3.0