DNA Replikation

• DNA Replikation ist semi-konservativ

  
• Andere theoretische Modelle der Replikation sind:

  1. konservativ
  2. semikonservativ
  3. dispersiv

  A) konservativ

  B) semikonservativ

  C) dispersiv

  
• Replikation:

  Initiation --> Synthese/Replikation --> Termination
• Replikationsgabel: Stelle auf dem Chromosom, d.h. der Locus, an dem die Helixentspiralisiert wird und die Replikation erfolgt, erste Erscheinung amReplikationsursprung → bewegt sich vom Ursprung weg entlang der DNA-Duplex(d.h. bei bidirektionaler Synthese treten 2 Gabeln auf. Diese Gabeln laufen inentgegengesetzte Richtung(en)
• Replicon: Menge an DNA, die nach einem einzigen Initiationsereignis an einemUrsprung repliziert wird (zE. coli: 4.2 Mbp Replicon)
• DNA-Synthese in 5'-3' Richtung
• DNA Polymerase 1:

  • Entfernung von RNA-Primern
  • Reparatur von DNA-Schäden
• Die DNA-Polymerasen 1 und 3 besitzen neben ihrer Polymeraseaktivität in 5'-3'-Richtung auch eine 3'-5'-Polymeraseaktivität.
• DNA Polymerase 3:

  • Replikations-Polymerase
  • benötigt Matrize (liest in 3'-5'-Richtun)
  • synthetisiert in 5'-3'-Richtung
  • benötigt freies 3'-OH Ende (RNA-Primer)
• DNA-Polymerase 2:

  spezialisiert auf Reparatur
• Keine der 3 DNA Polymerasen kann die DNA Synthese auf einer Matrize initiieren. Sie brauchen eine kurze Sequenz, den Primer
• Holoenzym DNA-Polymerase von E .coli

  • Geschwindigkeit in vivo: 1000 Nukleotide pro Sekunde

  A) Pol-3-Kernenzym

  B) flexible Verbindung

  C) t-Protein

  D) Klammlader

  E) sliding clamp

  
• Sliding Clamps sind Ringe aus Proteinen, die sich um das DNA-Molekül legen können und so die DNA-Polymerase an einem Ort fixieren
• Helikale Entspiralisierung der DNA während der Replikation:

  • Am OriC Repeats von 9 und 13 Basen
  • Bindung von DnaA-ATP
  • Helicasen: DnaB und DnaC
  • ssB stabilisieren die offene Konformation und schützen ssDNA

  A) DnaA - ATP

  B) DnaB/DnaC

  
• Komponenten des Replikationsapparates bei Prokaryoten:

  • DnaA
  • DNA - Helikase
  • Primase
  • DNA-Polymerase 3
  • DNA-Polymerase 1
  • Ligase
  • SSB-Protein
  • Topoisomerase
• DnaA: Initiation
• DNA-Helikase: DNA Entwindung
• DNA-Polymerase 3: Polymerisierung von Desoxynucleotiden
• DNA-Polymerase 1: Entfernen, Ersetzen der Primer
• Primase: Synthese der RNA-Primer
• Ligase: Verknüpfung der Okazaki-Fragmente
• SSB-Protein: Ausrichtung und Schutz der ssDNA
• Topoisomerase: Topologie der DNA (Entwinden, Entspannen, Trennen)
• DnaB ist die Helicase, DnaC ist der Helicase Lader
• Primasen machen Primer
• RNA-Primer werden zur Initiation der Synthese auf beiden Strängen verwendet
• Die Replikationsgabel

  A) Topoisomerase

  B) Helikase

  C) SSB Protein

  D) Primase

  E) RNA-Primer

  F) Okazaki-Fragment

  G) DNA Polymerase

  H) RNA Primer

  I) Leading strand

  J) lagging strand

  K) DNA Ligase

  L) RNA-Primer

  M) Primase

  N) Matrizenstrabg

  O) DNA-Polymerase

  P) neuer Strang

  
• Replisom= Einheit aus DNA-Polymerase III und Proteinen der Replikationsgabel
• Termination bei Prokaryoten – Terminatorsequenz ter

  in E.coli ein ter-binding protein (TBP/Tus) nachgewiesen → bindet an ter-Sequenz

  Vermutung: TBP blockiert Helicasen, je nach Orientierung des TBP
• Replikation von Plasmid-DNA: mit theta-Intermediat

  • Strangbruch durch Endonukleasen, Replikation nach „rolling circle“-Prinzipentlang des intakten Stranges (als Matrize)
  • rolling circle Prinzip: wachsende Stelle oder Replikationsgabel windet sich umeinen ringförmigen Matrizenstrang, pro Durchlauf ersetzt der neue Strang denStrang der vorangegangenen Replikation → mehr und neue Plasmide