Avslutning

De Avslutning er den siste fasen i DNA-replikasjon. Det er innledet med initiering og forlengelse. En tidlig avslutning av replikasjonen kan føre til uttrykk av forkortede proteiner og dermed en mutasjon.

Hva er oppsigelsen?

Under replikasjon eller reduksjon blir multipliseringen av genetisk informasjonsbærer multiplisert i individuelle celler. Reproduksjonen foregår etter et semikonservativt prinsipp og fører vanligvis til en nøyaktig duplisering av den genetiske informasjonen. Replikasjon utløses i syntesefasen, før mitosefasen, og finner sted før cellekjernen deler seg.

I begynnelsen av replikasjonen blir DNA-dobbeltstrengen separert i enkeltstrenger, hvorpå nye komplementære tråder dannes. Hver DNA-streng bestemmes av basesekvensen til den motsatte streng. DNA-replikasjon forekommer i flere faser. Oppsigelse er den tredje og derfor siste fasen av replikering. Oppsigelse går foran med initiering og forlengelse.

En synonym betegnelse for uttrykk for terminering i denne sammenheng er betegnelsen Avslutningsfase. Oppsigelse betyr her "abort" eller "oppsigelse". Under avslutningen løsnes den nydannede mRNA-strengen fra selve DNA-et. Arbeidet med DNA-polymerasen kommer langsomt til slutt. Avslutningen av DNA-replikasjon skal ikke forveksles med terminering av replikasjon av RNA.

Funksjon & oppgave

I replikasjonsfasen av initiering er det først og fremst reguleringen av replikasjonen som finner sted. Utgangspunktet for replikasjonen bestemmes og såkalt priming finner sted. Etter initieringen begynner polymerisasjonen, i hvilken forlengelsesfasen blir passert. Enzymet DNA-polymerase skiller komplementære DNA-tråder i enkeltstrenger og leser basene til enkeltstrengene etter hverandre. I denne fasen foregår semi-diskontinuerlig dobling, som inkluderer en annen fase med grunning.

Først etter igangsetting og forlengelse følger avslutningsfasen innen replikering. Oppsigelsen skiller seg fra livsform til livsform. I eukaryoter som mennesker er DNAet strukturert i en ring. Det inkluderer også termineringssekvenser som tilsvarer to forskjellige sekvenser, som hver er relevant for en replikasjonsgaffel.

Oppsigelsen utløses vanligvis ikke av spesielle mekanismer. Så snart to replikasjonsgaffler løper sammen eller DNA-en slutter, avsluttes replikasjonen automatisk på dette tidspunktet. Replikasjonen avsluttes i en automatisk mekanisme.

Termineringssekvenser er kontrollelementer. De sikrer at replikasjonsfasen kommer til et spesifikt sluttpunkt på en kontrollert måte til tross for de forskjellige replikasjonshastighetene i de to replikasjonsgafflene. Alle termineringssteder tilsvarer bindingsseter for Tus-proteinet, "terminus utnyttende stoff". Dette proteinet blokkerer den replikerende helikasen DnaB og stopper dermed replikasjonen.

I eukaryoter forblir de repliserte ringstrengene koblet til hverandre selv etter replikering. Forbindelsen tilsvarer terminalpunktet. Først etter celledeling separeres de ved forskjellige prosesser og kan dermed deles. Forbindelsen som gjenstår til etter celledeling ser ut til å spille en rolle i den kontrollerte distribusjonen.

Det er to hovedmekanismer som spiller en rolle i den endelige separasjonen av DNA-ringene. Enzymer som type I og type II topoisomerase er involvert i separasjonen. Til slutt gjenkjenner et hjelpeprotein stoppkodonet under terminering. Dette får polypeptidet til å falle av ribosomet, siden ingen t-RNA med et passende antikodon for stoppkodonet er tilgjengelig. Ribbosomet brytes til slutt ned i sine to underenheter.

Sykdommer og plager

Alle prosesser for duplisering av genetisk materiale i betydningen replikasjon er kompliserte og krever store utgifter til stoffer og energi i cellen. Av denne grunn kan spontane replikasjonsfeil lett oppstå. Hvis genomet endres spontant eller induseres utenfra, snakker vi om mutasjoner.

Replikeringsfeil kan føre til manglende baser, være assosiert med endrede baser eller være på grunn av feil baseparring. I tillegg kan sletting og innsetting av enkelt eller flere nukleotider i de to DNA-strengene føre til replikasjonsfeil. Det samme gjelder pyrimidindimerer, trådbrudd og tverrbindingsfeil i DNA-strengene.

Separate reparasjonsmekanismer er tilgjengelige i tilfelle en replikasjonsfeil. Mange av feilene som er nevnt korrigeres så langt det er mulig med DNA-polymerase. Replikasjonsnøyaktigheten er relativt høy. Feilfrekvensen er bare en feil per nukleotid, som skyldes forskjellige kontrollsystemer.

For eksempel er en kontrollmekanisme av eukaryote celler kjent som tull-mediert mRNA-forfall, som kan gjenkjenne uønskede stoppkodoner i mRNA og dermed forhindre at forkortede proteiner finner uttrykk.

Premature stoppkodoner i mRNA skyldes genmutasjoner. Såkalte tullmutasjoner eller alternativ og feil spleising kan resultere i forkortede proteiner som påvirkes av funksjonelle tap. Kontrollmekanismene kan ikke alltid rette opp feilene.

Den autosomale recessive arvelige lidelsen ß-talassemi kommer i tre forskjellige former: den første er homozygot thalassemia, en alvorlig sykdom som kan spores tilbake til tullmutasjonen din. Heterozygot thalassemia er en mildere sykdom der nonsensmutasjonene bare finnes i en enkelt kopi av ß-globin-genet. Gjennom mekanismen for tull-mediert mRNA-forfall, kan mRNA for det defekte genet degraderes i en slik grad at bare sunne gener blir uttrykt.

Ved heterozygot thalassemia og dermed den moderate formen av sykdommen, er tullmutasjonen i det siste mRNA-eksonet, slik at kontrollmekanismene ikke aktiveres. Av denne grunn, i tillegg til sunt ß-globin, dannes også forkortet ß-globin.Erytrocytter med det mangelfulle β-globinet går til grunne.

Et annet eksempel på svikt i kontrollmekanismen er Duchenne muskeldystrofi, som også skyldes en tullmutasjon i mRNA. I dette tilfellet bryter kontrollmekanismen mRNA, men forårsaker dermed et totalt tap av det såkalte dystrofinproteinet.