Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- De noodzaak om DNA-strengen te scheiden
- The Job of DNA Helicase
- DNA-replicatie
Deoxyribonucleic Acid (DNA) is het zeer stabiele, dubbele helixmolecuul dat het genetische materiaal van het leven omvat. De reden dat DNA zo stabiel is, is dat het bestaat uit twee complementaire strengen en de bases die ze verbinden. De gedraaide structuur van DNA komt voort uit suikerfosfaatgroepen verbonden door sterke covalente bindingen, en duizenden zwakkere waterstofbindingen die de nucleotide basenparen adenine en thymine, respectievelijk cytosine en guanine verbinden.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De enzymhelicase kan het strak gebonden dubbele DNA-helixmolecuul scheiden, waardoor replicatie van DNA mogelijk wordt.
De noodzaak om DNA-strengen te scheiden
Deze strak gebonden strengen kunnen fysiek uit elkaar worden getrokken, maar ze zouden weer in een dubbele helix komen vanwege hun bindingen. Op dezelfde manier kan hitte ervoor zorgen dat de twee strengen uit elkaar gaan of 'smelten'. Maar om cellen te laten delen, moet DNA worden gerepliceerd. Dit betekent dat er een manier moet zijn om DNA te scheiden om de genetische code te onthullen en nieuwe kopieën te maken. Dit wordt replicatie genoemd.
The Job of DNA Helicase
Voorafgaand aan celdeling begint DNA-replicatie. Initiator-eiwitten beginnen een deel van de dubbele helix open te vouwen, bijna als een ritssluiting die wordt opengeritst. Het enzym dat deze taak kan uitvoeren, wordt een DNA-helicase genoemd. Deze DNA-helicases pakken het DNA uit waar het moet worden gesynthetiseerd. De helicases doen dit door de waterstofbindingen van het nucleotide-basispaar te verbreken die de twee DNA-strengen bij elkaar houden. Het is een proces dat de energie gebruikt van adenosine trifosfaat (ATP) -moleculen, die alle cellen van energie voorzien. De afzonderlijke strengen mogen niet terugkeren naar een supercoiled toestand. In feite komt het enzym gyrase binnen en ontspant de helix.
DNA-replicatie
Als de basenparen eenmaal zijn onthuld door de DNA-helicase, kunnen ze zich alleen binden met hun complementaire basen. Daarom biedt elke polynucleotide-streng een sjabloon voor een nieuwe, complementaire zijde. Op dit punt begint het enzym dat bekend staat als primase de replicatie van kickstarts op een kort segment of primer.
Op het primersegment polymeriseert het enzym DNA-polymerase de oorspronkelijke DNA-streng. Het werkt op het gebied waar DNA tot rust komt, de replicatievork. De nucleotiden worden gepolymeriseerd beginnend bij een uiteinde van de nucleotideketen en de synthese vindt plaats in slechts één richting van de streng (de "leidende" streng). Nieuwe nucleotiden voegen zich bij de onthulde basen. Adenine (A) sluit zich aan bij thymine (T), en cytosine (C) sluit zich aan bij guanine (G). Voor de andere streng kunnen alleen korte stukken worden gesynthetiseerd en deze worden Okazaki-fragmenten genoemd. Het enzym DNA-ligase komt binnen en voltooit de "achterblijvende" streng. Enzymen “corrigeren” het gerepliceerde DNA en verwijderen 99 procent van alle gevonden fouten. De nieuwe DNA-strengen bevatten dezelfde informatie als de bovenliggende streng. Dit is een opmerkelijk proces dat voortdurend in vele miljoenen cellen voorkomt.
Vanwege de sterke binding en stabiliteit kan DNA niet eenvoudig uit zichzelf breken, maar behoudt het eerder genetische informatie die wordt doorgegeven aan nieuwe cellen en nakomelingen. De zeer efficiënte enzymhelicase maakt het mogelijk om de enorm opgerolde DNA-molecule af te breken, zodat het leven kan doorgaan.