Hoe komt het DNA tot rust en blijft het ontspannen

Helicasen zijn verantwoordelijk voor het afwikkelen van dubbelstrengig DNA om enkelstrengig DNA te produceren. Ze zijn verantwoordelijk voor het afwikkelen van DNA tijdens DNA-replicatie, recombinatie en reparatie. Het afwikkelen van dubbelstrengs DNA begint bij de oorsprong van replicatie en blijft een structuur vormen die bekend staat als de replicatievork. De afbraak van waterstofbruggen tussen de twee DNA-strengen vereist energie in de vorm van ATP. De helicasen vangen ook niet-uitgezette basen om het opnieuw annealen van DNA te voorkomen.

Key Areas Covered

1. Wat zijn DNA-helices
     - Definitie, functies
2. Hoe komt het DNA tot rust en blijft het ontspannen
     - Proces van DNA-afwikkeling

Sleutelbegrippen: DNA-helicase, DNA-replicatie, initiële DNA-smelting, oorsprongsherkenning, replicatievork

Wat zijn DNA-helices

DNA-helicasen zijn de fundamentele componenten van DNA-replicatie. De belangrijkste functie van DNA-helicasen is het afwikkelen van dubbelstrengig DNA om enkelstrengig DNA te vormen. Naast DNA-replicatie zijn DNA-helicasen ook betrokken bij transcriptie, translatie, recombinatie en DNA-reparatie. Een prokaryotisch DNA-helicase wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: Prokaryotisch DNA Helicase

Hoe komt het DNA tot rust en blijft het ontspannen

DNA is een dubbelstrengs molecuul dat dient als het erfelijke materiaal in de meeste organismen. De twee strengen DNA worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen. Nieuw DNA wordt gesynthetiseerd door een proces dat bekend staat als DNA-replicatie. DNA-replicatie is een semiconservatief proces waarbij beide strengen als sjablonen dienen. Daarom moeten de twee strengen afgewikkeld worden om DNA-replicatie te initiëren.

DNA-helicasen zijn de enzymen die het DNA afwikkelen. Het afwikkelen van DNA initieert DNA-replicatie. Oorsprongherkenning, aanvankelijk DNA-smelten en uiteindelijke vorming van de replicatievork zijn de drie stappen die betrokken zijn bij de initiatie van DNA-replicatie.

1. Oorsprongherkenning - DNA-replicatie wordt gestart aan de oorsprong van replicatie. Verschillende replicatieoorsprongen zijn te vinden in chromosomen. Circulair, dubbelstrengig DNA bestaat uit een enkele oorsprong van replicatie. Een DNA-bindingscomplex met meerdere subeenheden, bekend als oorsprongherkenningscomplex (ORC), is verantwoordelijk voor de herkenning van de replicatie-oorsprong.
2. Begin DNA-smelten - MCM (mini-chromosome maintenance) helicase is verantwoordelijk voor het aanvankelijke smelten van de oorsprong van replicatie in eukaryoten. In prokaryoten wordt het gedaan door het oorsprongherkenningsproteïne, DnaA en een hexamerische helicase die bekend staat als DnaB wordt vervolgens in het gesmolten DNA geladen.
3. Vorming van replicatievork - De helicasen zetten het afwikkelproces voort en vormen een structuur die replicatievork wordt genoemd. Ze breken de waterstofbruggen af ​​die de twee complementaire strengen bij elkaar houden. Ze gebruiken cellulaire energie in de vorm van ATP voor dit proces.

De initiatie van DNA-replicatie in eukaryoten wordt getoond in Figuur 2.

Figuur 2: initiatie van DNA-replicatie in eukaryoten

Na het initiële smelten van het dubbelstrengs DNA, bindt DNA-polymerase zich aan de oorsprong van replicatie en start het replicatieproces. Naarmate de replicatie vordert, vordert de replicatievork door de afgewikkelde DNA-streng. Omdat deze DNA-helicasen gevangen zijn tussen de twee strengen, wordt het opnieuw annealen van complementaire basen vermeden.

Conclusie

DNA-helicasen zijn de enzymen die verantwoordelijk zijn voor het afwikkelen van DNA om enkelstrengig DNA te vormen dat vereist is door DNA-replicatie, recombinatie en reparatie. Ze breken waterstofbruggen af ​​tussen complementaire bases van de twee strengen die de twee strengen bij elkaar houden. De ingesloten DNA-helices tussen het afgewikkelde DNA voorkomen het opnieuw annealen.

Referentie:

1. Gai, Dahai, et al. "Oorsprong DNA dat smelt en ontleedt in DNA-replicatie." Huidige mening in structurele biologie, Amerikaanse National Library of Medicine, december 2010, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Helicase" door Phoebus87 op Engels Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "EukPreRC" door Lsanman - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia