I molekylær genetik er processerne af DNA, RNA og proteinsyntese opdelt i tre faser for nem beskrivelse: initiering, forlængelse og terminering. Disse stadier beskriver forskellige mekanismer for forskellige syntetiserede molekyler, men de betyder altid begyndelsen, forløbet af processen og slutningen. Replikationsterminering er afslutningen på syntesen af DNA-molekyler.
Opsigelsens biologiske rolle
Initiering og afslutning er de indledende og endelige grænser for væksten af den syntetiserede kæde, som udføres på forlængelsesstadiet. Afslutningen af processen sker sædvanligvis, hvor den biologiske fordelagtighed af yderligere syntese slutter (for eksempel ved stedet for enden af replikonet eller transkriptonet). Samtidig udfører opsigelse 2 vigtige funktioner:
- tillader ikke syntese at gå ud over et specifikt afsnit af matrixkæden;
- frigiver det biosyntetiske produkt.
Således, for eksempel i processen med transkription (syntese af RNA baseret på en DNA-skabelon), tillader terminering ikke processen at krydse grænsen for et bestemt gen eller operon. PÅellers ville det semantiske indhold af messenger-RNA blive krænket. I tilfælde af DNA-syntese holder terminering processen inden for et enkelt replikon.
Så terminering er en af mekanismerne til at opretholde isolationen og orden i biosyntesen af forskellige sektioner af matrixmolekyler. Derudover tillader frigivelsen af produktet sidstnævnte at udføre sine funktioner og returnerer også systemet til dets oprindelige tilstand (frigørelse af enzymkomplekser, genoprettelse af matrixens rumlige struktur osv.).
Hvad er termineringen af DNA-syntese
DNA-syntese sker under replikation, processen med at fordoble det genetiske materiale i en celle. I dette tilfælde afvikles det originale DNA, og hver af dets kæder fungerer som skabelon for en ny (datter). Som et resultat dannes to fuldgyldige DNA-molekyler i stedet for en dobbeltstrenget helix. Afslutningen (slutningen) af denne proces i prokaryoter og eukaryoter forekommer forskelligt på grund af nogle forskelle i mekanismerne for kromosomreplikation og nukleoiden af kernefrie celler.
Sådan fungerer replikering
Et helt kompleks af proteiner er involveret i replikation. Hovedfunktionen udføres af synteseenzymet, DNA-polymerase, som katalyserer dannelsen af phosphodiesterbindinger mellem nukleotiderne i den voksende kæde (sidstnævnte er udvalgt efter komplementaritetsprincippet). For at begynde at virke kræver DNA-polymerase en primer - en primer, der syntetiseres af DNA-primase.
Denne begivenhed er forudgået af afviklingen af DNA og adskillelsen af dets kæder,som hver tjener som en matrix til syntese. Da sidstnævnte kun kan forekomme fra 5'- til 3'-enden, bliver den ene streng ledende (syntese fortsætter i fremadgående retning og kontinuerligt), og den anden streng bliver bagud (processen udføres i den modsatte retning og fragmentarisk). Gabet mellem fragmenter repareres efterfølgende af DNA-ligase.
Afviklingen af dobbelthelixen udføres af DNA-helikase-enzymet. Denne proces danner en Y-formet struktur kaldet replikationsgaffelen. De resulterende enkeltstrengede regioner stabiliseres af de såkaldte SSB-proteiner.
Termination er standsningen af DNA-syntese, som opstår enten som et resultat af mødet af replikationsgafler, eller når enden af kromosomet nås.
Opsigelsesmekanisme i prokaryoter
Fuldførelsen af replikation i prokaryoter sker på det passende punkt i genomet (termineringssted) og bestemmes af to faktorer:
- replikeringsgaffelmøde;
- ter-sites.
Mødet mellem gaflerne opstår, hvis DNA-molekylet har en lukket cirkulær form, hvilket er karakteristisk for de fleste prokaryoter. Som et resultat af kontinuerlig syntese er 3'- og 5'-enderne af hver kæde forbundet. For ensrettet replikation er matchpunktet det samme som oprindelsesstedet (OriC). I dette tilfælde går den syntetiserede kæde så at sige rundt om ringmolekylet, vender tilbage til udgangspunktet og mødes med 5'-enden af sig selv. Med tovejsreplikation (syntese forløber samtidigt i to retninger fra OriC-punktet), mødetgafler og forbindelsen af enderne sker i midten af ringmolekylet.
Kobling af ringe udføres af DNA-ligase. Dette danner en struktur kaldet en cathekan. Ved at indføre et enkeltstrengsbrud bryder DNA-gyrase ringene, og replikationsprocessen er fuldført.
Ter-sites deltager også i replikering. De er placeret 100 basepar ud over det punkt, hvor gaflerne mødes. Disse regioner indeholder en kort sekvens (23 bp), som proteinproduktet fra tus-genet binder til, hvilket blokerer for replikationsgaflens videre fremskridt.
Replikationsterminering i eukaryot celle
Og det sidste øjeblik. I eukaryoter indeholder ét kromosom flere punkter for replikationsinitiering, og terminering sker i to tilfælde:
- når gafler bevæger sig i modsatte retninger kolliderer;
- hvis slutningen af kromosomet nås.
I slutningen af processen binder de adskilte DNA-molekyler sig til kromosomale proteiner og er ordnet fordelt blandt datterceller.
