Biologie: Replikation der DNA an der Universität Leipzig

Prokaryonten: 

- Entfernung durch RNAse H 

   -> erkennt Heteroduplexstrukturen 

- Lückenfüllung durch: DNA Polymerase I

Eukaryonten:

- Primer wird "überlesen" (beim Erreichen des vorangegangenen Fragments)

- RNA als Einzelstrang herausgedrängt 

- Abbau RNA durch Flap-Endonuklease 

- Verknüpfung durch Ligase

Bindung & Stabilisierung der getrennten Einzelstränge der DNA

-> bis diese als Matrizen verwendet werden

- Entspannung der verdrillten Doppelhelix

-> durch Lösen kovalenter Bindungen des Zucker-Phosphat-Gerüsts -> Entwindung Stränge -> erneute Verknüpfung des Zucker-Phosphat-Gerüsts

(- vor der Replikationsgabel) 

- Setzen von Einzelstrangbrüchen

-> Gelenke, die Rotation nicht weiterleiten

Synthese:

->  RNA-Primers am 5'-Ende des Leitstrangs

-> RNA-Primer aller Okazaki-Fragmente des Folgestrangs

Synthese komplementärer neuer Strang anhand Matrizenstrang 

-> durch kovalente Anknüpfung von Nukleotiden an  3'-Ende 

(-> ursprünglicher Beginn: Synthese an RNA-Primer)

- vorwiegend Reparaturaufgaben:

1. Entfernung RNA-Oligonukleotide 

-> dienten als Primer

2. Auffüllen der Lücken durch kovalent verknüpfte Desoxyribonnukleotide

kovalente Verknüpfung 3'- & 5'-Enden von DNA-Fragmenten

-> hauptsächlich Okazaki-Fragmente

- Korrekturmechanismus von Replikationsfehlern (ergänzend zu Exonukleasefunktion)

-> nur noch 1 Replikationsfehler auf 1.000.000 Nukleotide

1. Entfernung eines falsch verknüpften Nukleotids durch Korrekturpolymerase

-> bei Prokaryonten: DNA-Polymerase I

-> bei Eukaryonten: DNA-Polymerase ß & komplexes System von Korrekturenzymen

2. erneute Synthese durch eine DNA-Polymerase

3. Verbindung der freien Enden durch Ligase

Prokaryonten:

- anhand Methylierungsgrad

   -> Inaktivierung bestimmer Gene durch Methylierung 

- neu synthetisierter Strang weist kein Methylierungsmuster auf -> Identifizierung mythelierter Mutterstrang 

-> dient demzufolge als Matrize für Korrektur des fehlerhaften Tochterstrangs

Eukaryonten:

- Tochterstränge weisen "Nicks" (Einkerbungen) auf

-> Mutterstrang hat keine "Nicks"

- Replikationsapparat arbeitet nur von 3'->5'-Ende 

-> keine Replikation der Chromosomenenden (Telomeren) am 3'-Ende der Matrizen-DNA möglich

-> nach Abbau des RNA-Primers fehlt 3'-Ende zum Ansetzen der DNA-Polymerase

- theoretisch: bei jeder Replikationsrunde würden ca. 100 Nukleotide an Telomeren verloren gehen

-> zunächst nicht-codierende Sequenzbereiche: nur ständig wiederholende DNA-Sequenzen)

-> aber nach einigen Replikationsvorgängen würde genetische Information verloren gehen

Entwindung der zu replizierenden Doppelhelix

-> Bereich Replikationsgabel

= reverse Transkiptase (Enzym)

-> kann RNA-Strang als Matrize zur Bildung DNA nutzen 

- RNA-Bestandteil

- Proteinbestandteil

Funktionsweise:

1. Anlagerung an noch nicht repliziertes 3'-Ende des DNA-Strangs

2. Verlängerung überhängender DNA-Strang um ca. 20kbp = lange Wdh. der Sequenz TTAGGG

-> Matrize = RNA, das selbst Bestandteil der Telomerase ist 

3. Replikation des verlängerten DNA-Strangs durch DNA-Polymerase 

4. Faltung überstehendes Ende -> Stabilisierung Chromosom

Nutzen:

-> Verlängerung dient als Matrize für Synthese RNA-Primer -> kein Informationsverlust beim Abbau des Primers