V molekularni genetiki so procesi sinteze DNK, RNA in beljakovin zaradi lažjega opisa razdeljeni na tri stopnje: začetek, raztezanje in terminacija. Te stopnje opisujejo različne mehanizme za različne sintetizirane molekule, vendar vedno pomenijo začetek, potek procesa in konec. Prekinitev replikacije je konec sinteze molekul DNK.
Biološka vloga prenehanja
Začetek in zaključek sta začetna in končna meja rasti sintetizirane verige, ki se izvaja v fazi raztezanja. Do zaključka procesa običajno pride tam, kjer se konča biološka smotrnost nadaljnje sinteze (na primer na mestu konca replikona ali transkriptona). Prekinitev hkrati opravlja 2 pomembni funkciji:
- ne dovoljuje, da bi sinteza presegla določen del verige matrik;
- sprošča biosintetični izdelek.
Tako na primer v procesu transkripcije (sinteza RNA na podlagi DNK predloge) terminacija ne dovoli procesu prestopiti mejo določenega gena ali operona. ATsicer bi bila kršena semantična vsebina sporočilne RNA. V primeru sinteze DNK terminacija zadrži proces znotraj enega samega replikona.
Torej je terminacija eden od mehanizmov za ohranjanje izolacije in urejenosti biosinteze različnih delov matriksnih molekul. Poleg tega sprostitev izdelka slednjemu omogoča, da opravlja svoje funkcije, sistem pa tudi vrne v prvotno stanje (ločitev encimskih kompleksov, obnova prostorske strukture matriksa itd.).
Kaj je zaključek sinteze DNK
Sinteza DNK se pojavi med replikacijo, procesom podvojitve genskega materiala v celici. V tem primeru se prvotna DNK odvije in vsaka njena veriga služi kot predloga za novo (hčerinsko). Posledično nastaneta dve polnopravni molekuli DNK namesto ene dvoverižne vijačnice. Prekinitev (konec) tega procesa pri prokariotih in evkariontih poteka različno zaradi nekaterih razlik v mehanizmih replikacije kromosomov in nukleoidu celic brez jedra.
Kako deluje replikacija
Celoten kompleks beljakovin je vključen v replikacijo. Glavno funkcijo opravlja sintezni encim DNA polimeraza, ki katalizira nastanek fosfodiesterskih vezi med nukleotidi rastne verige (slednji so izbrani po principu komplementarnosti). Za začetek delovanja DNK polimeraza potrebuje primer – primer, ki ga sintetizira DNK primaza.
Pred tem dogodkom se odvija odvijanje DNK in ločitev njenih verig,vsak od njih služi kot matrica za sintezo. Ker se slednji lahko pojavijo le od 5' do 3' konca, postane ena veriga vodilna (sinteza poteka v smeri naprej in neprekinjeno), druga veriga pa zaostaja (proces poteka v nasprotni smeri in fragmentarno).). Vrzel med fragmenti se nato popravi z DNK ligazo.
Razvijanje dvojne vijačnice izvaja encim DNK helikaza. Ta proces tvori strukturo v obliki črke Y, imenovano replikacijske vilice. Nastale enoverižne regije stabilizirajo tako imenovani SSB proteini.
Prekinitev je ustavitev sinteze DNK, ki se pojavi bodisi kot posledica srečanja replikacijskih vilic ali ko je dosežen konec kromosoma.
Mehanizem ukinitve pri prokariotih
Dokončanje replikacije pri prokariotih se zgodi na ustrezni točki v genomu (mesto terminacije) in je določeno z dvema dejavnikoma:
- replikacijski sestanek vilic;
- ter-sites.
Do srečanja vilic pride, če ima molekula DNK zaprto krožno obliko, ki je značilna za večino prokariotov. Kot rezultat neprekinjene sinteze sta 3' in 5' konca vsake verige povezana. Za enosmerno podvajanje je točka ujemanja enaka izvornemu mestu (OriC). V tem primeru sintetizirana veriga tako rekoč gre okoli molekule obroča, se vrne na začetno točko in se sreča s svojim 5'-koncem. Z dvosmerno replikacijo (sinteza poteka hkrati v dveh smereh od točke OriC) srečanjevilice in povezava koncev se pojavi na sredini obročaste molekule.
Spajanje obročev se izvaja z DNK ligazo. To tvori strukturo, imenovano katekan. Z uvedbo preloma ene verige DNK giraza razbije obroče in proces podvajanja je končan.
Ter-spletna mesta sodelujejo tudi pri replikaciji. Nahajajo se 100 baznih parov onkraj točke, kjer se srečajo vilice. Te regije vsebujejo kratko zaporedje (23 bp), na katerega se veže proteinski produkt gena tus, ki blokira nadaljnji napredek replikacijske vilice.
Prekinitev replikacije v evkariontski celici
In zadnji trenutek. Pri evkariontih en kromosom vsebuje več točk začetka replikacije, zaključek pa se zgodi v dveh primerih:
- ko se vilice, ki se premikajo v nasprotnih smereh, trčijo;
- če je dosežen konec kromosoma.
Na koncu postopka se ločene molekule DNK vežejo na kromosomske beljakovine in se urejeno porazdelijo med hčerinske celice.
