DNA Replikation/Rekombination

• Replikationsmodi


  • Conservative
  • konserviert originelle Helix -> neu synthetisierte Stränge kommen zusammen
  • Semiconservative
  • jedes repliziertes DNA-Molekül enthält alten und neuen Einzelstrang
  • Dispersiv
  • parentale Stränge werden zerstreut in zwei Doppelhelixe
• Replicon


  bakterielle Chromosomen ist Replicon

  • zirkuläre DNA enspringt aus OriC (Ort der Synthese, wo Replikationsgabel entsteht)
• bakterielle Kettenverlängerung 


  • in 5'-3' Richtung
  • Phosphat abgespalten -> Elongation an freiem 3' OH-Ende
  • durch DNA Polymerase I,II,III
• bakterielle Polymerasen


  • verlängern existierenden Strang (Primer), keine Initiierung
  • Exonuklease Aktivität in 3'->5' Korrekturlesen
  • Polymerase III
  • Holoenzym aus gamma-Komplex und ß-Einheit
• bakterielle Replikation


  1. Entwindung Helix
  2. DNA-Topoisomerase
  3. Primer
  4. Diskontinuierte Synthese
  5. RNA Primer entfernen
  6. Korrekturlesen
• Entwindung Helix


  1. DnaA Protein bindet an Herkunftsort von Replikation + Rekrutierung von DnaB Helikase
  2. DnaC interagiert mit DnaB, hilft bei Einleitung
  3. DnaB bricht Wasserstoffbrücken durch ATP -> Denaturierung
  4. Einzelstrangproteine für Stabilisierung
• DNA Topoisomerase


  • DNA Gyrase entwindet Supercoils
  • öffnet/schließt Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden des DNA Strangs
• Primer


  • RNA Primer mit freiem 3' OH-Ende/Primase synthetisiert Primer für DNA Polymerase III
  • Primase entfernt von DNA Polymerase I und durch DNA ersetzt
• Diskontinuierte Synthese


  Folge-/Leitstrang

  1. Folgestrang aufgeteilt in Okazaki Fragmente mit eigenem Primer/Leitstrang kontinuierlich
  2. DNA Polymerase I entfernt Primer
  3. Ligase verknüpft Fragmente
• RNA Primer entfernen


  Holoenzym

  -> 5'-3' Looping für Änderung der physischen Richtung

  -> ß-Untereinheit Klammer Konformationsänderung
• Korrekturlesen


  intergraler Teil durch DNA Polymerase
• Was ist das Replisom?

  Gesamtheit aller Enzyme/Proteine beteiligt an Replikation
• Eukaryotische DNA Replikation Unterschiede zu Pro

  • keine Gyrase und Supercoils
  • mehr DNA, lineare Chromosomen
  • es gibt mehrere ORIs (origin of replication) -> gleichzeitige Replikation
  • mehr DNA Polymerasen und komplexe Proteine (Histone)
• DNA Polymerasen alpha, delta, epsilon

  Replikation von nukleärer DNA
• DNA Polymerase gamma


  Replikation von mitochondrialer DNA
• DNA Polymerase beta, eta, zeta, kappa, iota, theta, lambda, mu, nu, Rev 1


  Reparative Prozesse
• Lineare Chromosomen Replikation 


  • am Ende keine freie OH-Gruppe am Folgestrang
  • Telomerase; reverse transcription
  • Synthese der Telomersequenz für Lückenfüllen
• DNA Rekombination


  • Crossing-Over

  1. benachbarte DNA mit homologen Abschnitt
  2. Einschneiden in Strang an äquivalenten Stellen
  3. Invasion von einem Duplex
  4. Heteroduplex Holliday Struktur
  5. Austausch der Stränge und Wanderung der DNA beim Überkreuzungspunkt
  6. Drehung mit zwei Symmetrieachsen
  7. Endonuclease einschneiden
  8. Horizontal: Kurzer Einzelstrang ausgetauscht, gleiche Allele
  9. Senkrecht: reziproker Austausch von genetischem Material
• homologe Rekombination


  RecA Protein essentiell
• Genkonversion


  bei Mismatch erkannt von Reparaturenzymen, Ausschneiden und Excision Repair