Closer Look at Replisome – DNA Structure and Replication

00:00 Ich denke, wir sind bereit uns ansehen, wie das Replisom zusammengesetzt ist. Wir können uns das Replisom im Wesentlichen als ein zelluläres Organell vorstellen, das für die Replikation zuständig ist, aber das Replisom besteht aus all diesen Akteuren. Schauen wir uns an, wie das funktioniert. Zunächst einmal ist das Replisom dieses ganze, was Sie hier sehen, und es hat zwei Hauptuntereinheiten. Ein Teil ist das Primosom für den Priming-Prozess und der andere Teil ist der Teil der Polymerase-Befestigungsklammer, ein Teil des Puzzles. Schauen wir uns die Helikase an. Wir wissen, dass sie die DNA abwickeln wird.

00:43 Während die Helikase die DNA abwickelt, legt die Primase in enger Verbindung die Primer an. Primer sind aus RNA und wir brauchen einen Primer, um um 3'-OH-Gruppen zu erzeugen, damit die Polymerase kommen und zugreifen kann. Wenn es keinen Primer gibt, gibt es auch keine 3'-OH-Gruppe und die DNA-Polymerase kann ihre Arbeit nicht tun. Die Primase ist sehr wichtig.

01:12 Nun wollen wir uns ansehen, wie die Stränge offen gehalten werden. Wie wir wissen, wickelt die Helikase sie ab und wir haben die Hilfe der Gyrase, um das Supercoiling zu verhindern, aber eigentlich wollen diese beiden Stränge sich wieder zusammenverdrehen. Wir müssen sie einsträngig offen halten. Proteine binden entlang des DNA-Phosphat-, Zucker- Rückgrat, um sie buchstäblich offen und gerade zu halten, damit das Replisom Zugang zu den Vorlagensträngen hat und damit sie mit der DNA-Polymerase III gelesen werden kann und Nukleotide abgelegt werden können. Wir haben DNA-Gyrase.

01:50 Nun betrachten wir die andere Hälfte dieses Apparates, der die DNA-Polymerasen enthält. Dieser Apparat ist hauptsächlich ein Klammerlader und der Klammerlader in der Mitte hat zwei Arme, die zwei DNA-Polymerasen. Wofür ist die Klammer? Nun, die Klemme ist dazu da, die DNA-Vorlage und die Stränge in den Polymerase-Molekülen auszurichten und dafür zu sorgen, dass die DNA ordnungsgemäß entlang der Stränge fließt. Also der Klammerlader greift diese Klammern und setzt sie an ihren Platz, damit die DNA-Polymerase ihre Arbeit ungehindert tun kann. Wenn man sich ansieht, wie das alles zusammenkommt, haben wir ein kleines Problem mit dem nacheilenden Strang. Wir können sicherlich DNA synthetisieren, indem wir sie von 3' zu 5' mit DNA-Polymerase III bilden. Wir werden einen Primer setzen, und es ist ein Volltreffer in diese Richtung, aber der nacheilende Strang hat ein kleines Problem.

02:52 Sobald die Primase einen Primer setzt, springt die DNA-Polymerase auf diesen Primer auf und synthetisiert seine Nukleotide. Auf der rechten Seite können wir sehen, dass die DNA-Polymerase diese Aufgabe erledigt hat.

03:07 Während dieser Arbeit spaltet das gesamte Primosom die DNA auf. Die Helikase erledigt ihre Arbeit. Wenn sie die DNA in diese Richtung aufspaltet, dann müssen wir eine Schleife aus den nachlaufenden Strängen haben. Also wird der nacheilende Strang eine Schleife bilden und die DNA-Polymerase muss zurückspringen und den letzten Primer anbringen. Sie wird diesen Weg entlang kommen und es wird eine Schleife gebildet, während sich das Primosom bewegt und dann zurückspringt und den nacheilenden Strang synthetisiert. Auf diese Weise können Sie sehen, dass der Klammerlader oder die Klammern wieder abfallen werden und der Klammerlader macht sich mit einer neuen Klammer bereit und klebt die DNA-Polymerase zurück auf den nacheilenden Strang. Auf dem nacheilenden Strang, werden die neuen Klammern angebracht, die DNA-Polymerase kann dann das nächste Stück synthetisieren und am Ende werden die Primer entfernt und durch die DNA-Polymerase I ersetzt. Die DNA-Ligase kommt dann kurz hinter diesem ganzen Replisom ins Spiel und klebt die Fragmente zusammen. Wir haben also einen durchgehenden Strang aus beiden Strängen, des Führungstrangs und des nacheilenden Strang, nachdem diese ganze Sequenz stattgefunden hat. Wir nennen diesen Prozess semi-diskontinuierlich, weil ein Strang eine kontinuierliche Synthese hat und der andere Strang eine diskontinuierliche Synthese aufweist.

04:39 Die Synthese auf dem nacheilenden Strang ist etwas zyklisch, d.h. wir haben diese Schleife, zurückspringen, eine Schleife bilden und zurückspringen und Sie können eine Art Schema, wie in dieser Bilderfolge hier gezeigt, sehen und wir haben eine kontinuierliche Synthese eines Stranges und auf der anderen Seite diskontinuierlich, was uns zum Konzept der semi-diskontinuierlichen DNA-Replikation führt.