Replikace DNA

Replikace je přenos informace z DNA do DNA, je to schopnost zajišťující dědičnost;

při replikaci vzniknou z jedné mateřské molekuly DNA dvě naprosto stejné DNA dceřinné (každá s jedním vláknem z původní DNA - jedná se o semikonzervativní proces, kdy nově vzniklá dvoušroubovice má vždy jedno vlákno původní a druhé vlákno nově syntetizované)
uplatňuje se při rozmnožování, kdy zajišťuje identitu genetické informace obou dceřinných buněk. Pro rozmnožování je nezbytné, aby potomek dostal plnohodnotnou genetickou informaci.
rychlost replikace v živočišných buňkách se odhaduje na 0,5 – 0,15 μm/min, je to opravdu pomalý proces, proto probíhá na více místech současně
místa, kde dochází k replikaci se nazývají replikony. Počet replikonů v buňce není konstantní, u rychle se množících buněk je jich více než u buněk množících se pomalu
replikace neprobíhá na všech replikonech současně, obecně v replikonech lokalizovaných v heterochromatinu začíná později
klíčovou roli při replikaci DNA mají enzymy zvané DNA polymerasy. U člověka se vyskytuje 5 druhů enzymů označované jako DNA dependentní DNA polymerasy (v živočišných buňkách pět typů)

pro všechny typy DNA polymeras platí:

- potřebují matrici = vlákno, ke kterému podle pravidel komplementace bazí vytvářejí doplněk
- při své práci vždy postupují od konce 5' ke konci 3'
- potřebují mít k dispozici volný konec 3´nukleotidu, na který připojí fosfodiesterickou vazbou 5´místo nově zařazeného nukleotidu. Nově zařazované nukleotidy jsou používány ve formě nukleotidtrifosfátů, odštěpením dvou makroergních vazeb je získávána potřebná energie pro uskutečnění vazby
DNA polymerasa nemůže zahájit syntézu de novo, ale připojuje pouze nový nukleotid na 3´ pozici nukleotidu předchozího
aby DNA polymeráza mohla zahájit připojování nukleotidů nového vlákna DNA, musí být vodíkové můstky (= nízkoenergetické vazby mezi oběma vlákny) nejprve narušeny enzymem primasou (= DNA dependentní RNA polymerasa). Místa kde tato narušení vzniknou jsou označovány jako replikační počátky. U bakterií bychom takovýto počátek našli pouze jeden.
lidská DNA vytváří replikačních počátků okolo 10 000. To jí umožňuje zreplikovat se také v poměrně krátké době.
primasa vytváří na začátku replikovaného úseku nového vlákna DNA krátký RNA primer („očko“). Na jeho 3´konec může DNA polymerasa připojit první nukleotid nového vlákna DNA
vzhledem k tomu, že jsou obě vlákna DNA antiparalelní (konci 5´jednoho vlákna odpovídá konec 3´ vlákna druhého) a vzhledem k tomu, že DNA polymerasa syntetizuje „jednosměrně“ (od 5´ k 3´), může souvisle probíhat replikace pouze na jednom vlákně. Na tomto vlákně replikace (kterou provádí δ-polymerasa) probíhá rychleji a vlákno se označuje jako vlákno vedoucí
na druhém (opožděném) vlákně probíhá replikace po částech – tzv. Okazakiho fragmentech. Replikace je pomalejší, je prováděna α-polymerasou, která má primasovou aktivitu
Na procesu replikace se kromě uvedených DNA polymeras podílí řada enzymů, jejichž úlohou je rozvinout suprahelikální strukturu (gyrasa), rozvinout Watson-Crickovu dvoušroubovici (helikasy)
poté co jsou k předlohovým (templátovým) vláknům dosyntetizována vlákna nová, je replikace DNA dokončena.
DNA polymeráza udělá 1 chybu asi na 107 zreplikovaných bází (teoreticky mohou vznikat i dvojice G-T a A-C, jsou ovšem mnohem méně stabilní), navíc má sama korekční funkci (v případě chyby provádí i opravu, spočívající ve vystřižení a zařazení správné base). Touto metodou jsou pravděpodobně odstraněna i očka RNA a pak enzym ligasa spojí jednotlivé fragmenty do souvislého řetězce.

Odkazy

Související články

Reference

Nekompletní citace webu. ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. <http://www.stefajir.cz>.