Molekulārajā ģenētikā DNS, RNS un proteīnu sintēzes procesi apraksta ērtībai ir sadalīti trīs posmos: iniciācija, pagarināšana un izbeigšana. Šie posmi apraksta dažādus mehānismus dažādām sintezētajām molekulām, tomēr tie vienmēr nozīmē procesa sākumu, gaitu un beigas. Replikācijas pārtraukšana ir DNS molekulu sintēzes beigas.
Izbeigšanas bioloģiskā loma
Iniciācija un izbeigšana ir sākotnējās un beigu robežas sintezētās ķēdes augšanai, kas tiek veikta pagarināšanas stadijā. Procesa pabeigšana parasti notiek tur, kur beidzas turpmākās sintēzes bioloģiskā lietderība (piemēram, replikona vai transkripta beigu vietā). Tajā pašā laikā pārtraukšana veic 2 svarīgas funkcijas:
- neļauj sintēzei pārsniegt noteiktu matricas ķēdes posmu;
- atbrīvo biosintētisko produktu.
Tā, piemēram, transkripcijas procesā (RNS sintēze, pamatojoties uz DNS šablonu), pārtraukšana neļauj procesam šķērsot konkrēta gēna vai operona robežu. ATpretējā gadījumā tiktu pārkāpts vēstneša RNS semantiskais saturs. DNS sintēzes gadījumā pārtraukšana saglabā procesu vienā replikonā.
Tātad, izbeigšana ir viens no mehānismiem dažādu matricas molekulu sekciju biosintēzes izolācijas un sakārtotības uzturēšanai. Turklāt produkta izlaišana ļauj pēdējam veikt savas funkcijas, kā arī atgriež sistēmu tās sākotnējā stāvoklī (enzīmu kompleksu atdalīšana, matricas telpiskās struktūras atjaunošana utt.).
Kas ir DNS sintēzes pārtraukšana
DNS sintēze notiek replikācijas laikā, ģenētiskā materiāla dubultošanās procesā šūnā. Šajā gadījumā sākotnējā DNS atritinās, un katra no tās ķēdēm kalpo kā paraugs jaunai (meitai). Rezultātā vienas divpavedienu spirāles vietā veidojas divas pilnvērtīgas DNS molekulas. Šī procesa izbeigšanās (beigas) prokariotos un eikariotos notiek atšķirīgi dažu atšķirību dēļ hromosomu replikācijas mehānismos un kodolbrīvu šūnu nukleoīdos.
Kā darbojas replikācija
Replicēšanā ir iesaistīts vesels proteīnu komplekss. Galveno funkciju veic sintēzes enzīms DNS polimerāze, kas katalizē fosfodiestera saišu veidošanos starp augšanas ķēdes nukleotīdiem (pēdējos izvēlas pēc komplementaritātes principa). Lai sāktu darboties, DNS polimerāzei ir nepieciešams praimeris - primer, ko sintezē DNS primāze.
Pirms šī notikuma notiek DNS attīšana un tās ķēžu atdalīšana,no kuriem katrs kalpo kā sintēzes matrica. Tā kā pēdējais var notikt tikai no 5' līdz 3' galam, viens virziens kļūst par vadošo (sintēze notiek virzienā uz priekšu un nepārtraukti), bet otra daļa atpaliek (process tiek veikts pretējā virzienā un fragmentāri).). Plaisu starp fragmentiem pēc tam labo DNS ligāze.
Dubultās spirāles attīšanu veic DNS helikāzes enzīms. Šis process veido Y formas struktūru, ko sauc par replikācijas dakšiņu. Iegūtos vienpavedienu reģionus stabilizē tā sauktie SSB proteīni.
Pārtraukšana ir DNS sintēzes apstāšanās, kas notiek vai nu replikācijas dakšu satikšanās rezultātā, vai arī tad, kad ir sasniegts hromosomas gals.
Izbeigšanas mehānisms prokariotiem
Replikācijas pabeigšana prokariotos notiek attiecīgajā genoma punktā (terminācijas vietā), un to nosaka divi faktori:
- replicēšanas dakšas sanāksme;
- ter-sites.
Dakšu satikšanās notiek, ja DNS molekulai ir slēgta apļveida forma, kas raksturīga lielākajai daļai prokariotu. Nepārtrauktas sintēzes rezultātā katras ķēdes 3' un 5' gali ir savienoti. Vienvirziena replikācijai atbilstības punkts ir tāds pats kā sākuma vieta (OriC). Šajā gadījumā sintezētā ķēde it kā iet apkārt gredzena molekulai, atgriežoties sākuma punktā un tiekoties ar 5'-galu. Ar divvirzienu replikāciju (sintēze notiek vienlaicīgi divos virzienos no OriC punkta), sanāksmedakšas un galu savienojums notiek gredzena molekulas vidū.
Gredzenu savienošanu veic DNS ligāze. Tas veido struktūru, ko sauc par katekānu. Ieviešot vienas virknes pārtraukumu, DNS girāze sadala gredzenus un replikācijas process ir pabeigts.
Ter-vietnes arī piedalās replikācijā. Tie atrodas 100 bāzes pārus aiz dakšu saskares punkta. Šajos reģionos ir īsa secība (23 bp), pie kuras saistās tus gēna proteīna produkts, bloķējot replikācijas dakšas tālāku virzību.
Replicēšanas pārtraukšana eikariotu šūnā
Un pēdējais brīdis. Eikariotos vienā hromosomā ir vairāki replikācijas sākuma punkti, un pārtraukšana notiek divos gadījumos:
- kad saduras dakšas, kas virzās pretējos virzienos;
- ja ir sasniegts hromosomas beigas.
Procesa beigās atdalītās DNS molekulas saistās ar hromosomu proteīniem un tiek sakārtoti sadalītas starp meitas šūnām.
