| Fas | Verkande enzym | Riktning | Detaljer om skeende |
|---|---|---|---|
| Initiering | Helikas | Separerar DNA-strÀngar | AnvÀnder ATP för att öppna dubbelhelixen vid A-T-rika omrÄden |
| SSBP | Ingen riktning | Stabiliserar enkelstrÀngat DNA och skyddar mot nukleas | |
| Topoisomeras | Ingen specifik riktning | Lindrar superlindning genom att klippa, rotera och Ă„terligera DNA | |
| Elongering | Primas | 5' â 3' | LĂ€gger primer sĂ„ att DNA-polymeras har en startpunkt |
| DNA-polymeras III | 5' â 3' (syntes), 3' â 5' (korrektur) | Bildar ledande trĂ„d och Okazaki-fragment pĂ„ laggande strĂ€ng | |
| DNA-polymeras I | 5' â 3' (ersĂ€ttning), 3' â 5' (korrektur) | Tar bort RNA-primer och ersĂ€tter med DNA | |
| Ligas | Ingen specifik riktning | Förseglar glipor mellan Okazaki-fragment pÄ laggande strÀng | |
| Terminering | Telomeras | FörlÀnger 3' Ànde | Förhindrar förkortning av telomerer genom att förlÀnga DNA med repetitiv sekvens |
DNA-replikation Àr en grundlÀggande process som Àr nödvÀndig för celldelning och sker under S-fasen av cellcykeln. Under denna fas fördubblas cellens genetiska material sÄ att varje dottercell fÄr en komplett uppsÀttning DNA. Replikationen Àr semi-konservativ, vilket innebÀr att varje ny dubbelspiral innehÄller en ursprunglig och en nysyntetiserad strÀng.
Replikationen sker i 5' till 3'-riktning, vilket betyder att nukleotider adderas frÄn en fri fosfatgrupp (5') mot en hydroxylgrupp (3'). Eftersom DNA-strÀngarna Àr antiparallella, syntetiseras de pÄ olika sÀtt: en kontinuerligt (leading strand) och en i fragment (lagging strand). Replikationen sker frÄn specifika startpunkter i bÄda riktningarna, vilket bildar replikationsgafflar.
Initieringsfasen startar vid specifika replikationsursprungsomrÄden i genomet, ofta rika pÄ adenin (A) och tymin (T) eftersom dessa baser hÄlls samman av endast tvÄ vÀtebindningar, vilket gör dem lÀttare att separera. Det finns flera sÄdana omrÄden i eukaryota celler för att möjliggöra snabb och effektiv replikation. Ett prereplikeringsproteinkomplex samlas pÄ plats och bildar en sÄ kallad replikeringsbubbla dÀr DNA-strÀngarna separeras.
Helikas Àr ett enzym som med hjÀlp av ATP bryter vÀtebindningarna mellan DNA-strÀngarna och separerar dem, vilket skapar spÀnningar och superlindningar i DNA:t. För att lindra denna spÀnning anvÀnds enzymet topoisomeras. Det finns flera typer, sÄsom typ I, II och IV, som har olika funktioner beroende pÄ om cellen Àr prokaryot eller eukaryot. Topoisomeraser fungerar genom att tillfÀlligt klippa i DNA-strÀngarna (nukleasaktivitet) och sedan Äterfoga dem (ligasaktivitet) för att förhindra att DNA:t bryts sönder. EnkelstrÀngsbindande proteiner (SSBP) stabiliserar och skyddar de separerade DNA-strÀngarna frÄn nedbrytning av nukleaser.
I elongeringsfasen pÄbörjas den faktiska syntesen av nytt DNA. Enzymet primas lÀgger först en kort RNA-primer, vilket Àr nödvÀndigt eftersom DNA-polymeras typ III inte kan starta syntes utan en existerande 3'-OH-grupp. DNA-polymeraset lÀser den gamla DNA-strÀngen i riktning 3' till 5' och syntetiserar den nya strÀngen i riktning 5' till 3'. PÄ den ledande strÀngen sker syntesen kontinuerligt fram mot replikationsgaffeln.
PÄ den laggande strÀngen, som Àr antiparallell, syntetiseras DNA ocksÄ frÄn 5' till 3', men hÀr krÀvs att nya RNA-primers lÀggs upprepade gÄnger eftersom DNA-polymeraset annars skulle behöva arbeta bakÄt. Resultatet blir sÄ kallade Okazaki-fragment, dÀr korta DNA-bitar Àr separerade av RNA-primers. DNA-polymeras III syntetiserar dessa fragment och korrekturlÀser samtidigt i riktning 3' till 5' med sin exonukleasaktivitet. DÀrefter ersÀtter DNA-polymeras I RNA-primrarna med DNA. Det sker genom att polymeraset avlÀgsnar RNA i riktning 5' till 3', lÀser av DNA i riktning 3' till 5' och fyller pÄ med korrekt DNA i riktning 5' till 3'. KvarstÄende glipor mellan Okazaki-fragmenten sluts slutligen av enzymet ligas. NÀr detta Àr klart finns endast DNA i de nysyntetiserade strÀngarna.
I termineringsfasen avslutas DNA-replikationen nÀr tvÄ replikationsgafflar möts, vilket innebÀr att hela DNA-molekylen har duplicerats. De olika helikaserna som har öppnat DNA-spiralen konvergerar och deras respektive replikationsbubblor förenas. Hos eukaryoter uppstÄr ett sÀrskilt problem pÄ den laggande strÀngen: nÀr den sista RNA-primern tas bort finns ingen 3'-OH-grupp att binda ett nytt DNA-fragment till. Detta gör att en liten del av DNA-strÀngen inte kan replikeras, vilket leder till att de nysyntetiserade DNA-molekylerna förkortas vid varje celldelning.
För att förhindra att viktiga gener gÄr förlorade i denna process finns sÄ kallade telomerer i Àndarna av kromosomerna. Telomerer bestÄr av upprepade, icke-kodande sekvenser med mönstret TTAGGG. De fungerar som skyddande buffertar som gradvis kan förkortas utan att viktiga gener skadas. I vissa celler som behöver dela sig mÄnga gÄnger, till exempel stamceller, finns enzymet telomeras. Detta enzym bÀr pÄ en RNA-mall som Àr komplementÀr till telomersekvensen och gör det möjligt att förlÀnga telomererna sÄ att genomet bevaras. Den naturliga grÀnsen för hur mÄnga gÄnger en cell kan dela sig innan telomererna blir för korta kallas för Hayflick-grÀnsen.