In der Molekulargenetik werden die Prozesse der DNA-, RNA- und Proteinsynthese zur einfacheren Beschreibung in drei Phasen unterteilt: Initiation, Elongation und Termination. Diese Stadien beschreiben unterschiedliche Mechanismen für verschiedene synthetisierte Moleküle, bedeuten aber immer den Anfang, den Ablauf und das Ende. Die Beendigung der Replikation ist das Ende der Synthese von DNA-Molekülen.
Die biologische Rolle der Termination
Initiation und Termination sind die Anfangs- und Endgrenzen des Wachstums der synthetisierten Kette, das in der Elongationsstufe durchgeführt wird. Die Vervollständigung des Prozesses erfolgt gewöhnlich dort, wo die biologische Zweckmäßigkeit der weiteren Synthese endet (beispielsweise an der Stelle des Endes des Replikons oder Transkripts). Gleichzeitig erfüllt die Terminierung 2 wichtige Funktionen:
- erlaubt nicht, dass die Synthese über einen bestimmten Abschnitt der Matrixkette hinausgeht;
- setzt das biosynthetische Produkt frei.
So erlaubt zum Beispiel die Termination im Prozess der Transkription (Synthese von RNA basierend auf einer DNA-Matrize) nicht, dass der Prozess die Grenze eines bestimmten Gens oder Operons überschreitet. BEIMandernfalls würde der semantische Inh alt der Boten-RNA verletzt. Im Fall der DNA-Synthese hält die Termination den Prozess innerhalb eines einzigen Replikons.
Terminierung ist also einer der Mechanismen zur Aufrechterh altung der Isolation und Ordnung der Biosynthese verschiedener Abschnitte von Matrixmolekülen. Darüber hinaus ermöglicht die Freisetzung des Produkts letzterem, seine Funktionen zu erfüllen, und führt das System auch in seinen ursprünglichen Zustand zurück (Ablösung von Enzymkomplexen, Wiederherstellung der räumlichen Struktur der Matrix usw.).
Was ist die Beendigung der DNA-Synthese
Die DNA-Synthese findet während der Replikation statt, dem Prozess der Verdoppelung des genetischen Materials in einer Zelle. In diesem Fall wickelt sich die ursprüngliche DNA ab, und jede ihrer Ketten dient als Vorlage für eine neue (Tochter-) Kette. Dadurch entstehen anstelle einer doppelsträngigen Helix zwei vollwertige DNA-Moleküle. Die Beendigung (Ende) dieses Prozesses in Prokaryoten und Eukaryoten erfolgt aufgrund einiger Unterschiede in den Mechanismen der Chromosomenreplikation und des Nukleoids kernfreier Zellen unterschiedlich.
Wie die Replikation funktioniert
Ein ganzer Komplex von Proteinen ist an der Replikation beteiligt. Die Hauptfunktion übernimmt das Syntheseenzym DNA-Polymerase, das die Bildung von Phosphodiesterbindungen zwischen den Nukleotiden der wachsenden Kette katalysiert (letztere werden nach dem Prinzip der Komplementarität ausgewählt). Um mit der Arbeit zu beginnen, benötigt die DNA-Polymerase einen Primer – einen Primer, der von der DNA-Primase synthetisiert wird.
Diesem Ereignis geht das Abwickeln der DNA und die Trennung ihrer Ketten voraus,die jeweils als Matrix für die Synthese dienen. Da letzteres nur vom 5'- zum 3'-Ende erfolgen kann, wird ein Strang voreilend (Synthese verläuft in Vorwärtsrichtung und kontinuierlich) und der andere Strang nacheilend (der Vorgang erfolgt in entgegengesetzter Richtung und fragmentarisch).). Die Lücke zwischen den Fragmenten wird anschließend durch DNA-Ligase repariert.
Das Abwickeln der Doppelhelix wird durch das DNA-Helikase-Enzym durchgeführt. Dieser Prozess bildet eine Y-förmige Struktur, die als Replikationsgabel bezeichnet wird. Die entstehenden einzelsträngigen Regionen werden durch sogenannte SSB-Proteine stabilisiert.
Terminierung ist die Unterbrechung der DNA-Synthese, die entweder als Folge des Zusammentreffens von Replikationsgabeln auftritt oder wenn das Ende des Chromosoms erreicht ist.
Terminierungsmechanismus bei Prokaryoten
Die Vervollständigung der Replikation in Prokaryoten erfolgt an der entsprechenden Stelle im Genom (Terminationsstelle) und wird durch zwei Faktoren bestimmt:
- Replication Fork Meeting;
- ter-sites.
Das Treffen der Gabeln tritt auf, wenn das DNA-Molekül eine geschlossene kreisförmige Form hat, die für die meisten Prokaryoten charakteristisch ist. Als Ergebnis der kontinuierlichen Synthese werden die 3'- und 5'-Enden jeder Kette verbunden. Bei der unidirektionalen Replikation ist der Übereinstimmungspunkt derselbe wie der Ursprungsort (OriC). In diesem Fall geht die synthetisierte Kette sozusagen um das Ringmolekül herum, kehrt zum Ausgangspunkt zurück und trifft auf das 5'-Ende von sich selbst. Bei bidirektionaler Replikation (Synthese erfolgt gleichzeitig in zwei Richtungen vom OriC-Punkt) erfolgt das MeetingGabeln und die Verbindung der Enden erfolgt in der Mitte des Ringmoleküls.
Die Kopplung von Ringen erfolgt durch DNA-Ligase. Dies bildet eine Struktur, die Cathekan genannt wird. Durch die Einführung eines Einzelstrangbruchs bricht die DNA-Gyrase die Ringe auf und der Replikationsprozess ist abgeschlossen.
Ter-Sites nehmen ebenfalls an der Replikation teil. Sie befinden sich 100 Basenpaare hinter dem Punkt, an dem sich die Gabeln treffen. Diese Regionen enth alten eine kurze Sequenz (23 bp), an die das Proteinprodukt des tus-Gens bindet und das weitere Vorrücken der Replikationsgabel blockiert.
Replikationstermination in eukaryontischen Zellen
Und der letzte Moment. Bei Eukaryoten enthält ein Chromosom mehrere Punkte, an denen die Replikation beginnt, und die Termination tritt in zwei Fällen auf:
- wenn Gabeln, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, kollidieren;
- wenn das Ende des Chromosoms erreicht ist.
Am Ende des Prozesses binden die getrennten DNA-Moleküle an chromosomale Proteine und werden geordnet auf die Tochterzellen verteilt.
