5.2 DNA replicatie

De DNA-replicatie vindt plaats voor de mitose in de S-fase van de interfase. In deze fase wordt de DNA-hoeveelheid verdubbeld en klaargemaakt voor de mitose. Het oorspronkelijke chromosoom en het nieuwgevormde chromosoom blijven nog op één plek, in het midden, aan elkaar vastzitten: het centromeer. Tijdens de replicatie trekt een eiwit de twee DNA-strengen uit elkaar en worden de nucleotiden gekoppeld met hun complementaire base (aan elke T een A en aan elke C een G en vice versa). Zo ontstaat er een nieuwe DNA-streng (zie afbeelding).

DNA Replicatie. Omdat transcriptie altijd van het 5’ naar het 3’-uiteinde loopt, zijn in de lagging strand (boven) okazakifragmenten nodig. (nb: er zit een fout in deze afbeelding. Overal moet 3′ en 5′ worden omgedraaid; we zullen binnenkort een nieuwe afbeelding plaatsen)

Tijdens deze replicatie hebben we dus bij elke nieuw-gevormde streng een “nieuwe” streng en een “oude” streng die als template diende. Men spreekt hierbij van semi-conservatief model.

De strengen worden steeds aangemaakt in de 5’-3’-richting. Dat is voor de leading strand green probleem; het DNA kan gewoon bijgevormd worden terwijl het DNA verder uit elkaar wordt getrokken. Voor de tegenoverliggende lagging strand is dat lastiger; die loopt immers van 3’ naar 5’. Om toch van 5’ naar 3’ DNA te kunnen maken, worden er steeds kleine stukjes DNA gevormd. Deze stukjes heten Okazakifragmenten. Deze stukjes worden later door het enzym DNA-ligase aan elkaar gekoppeld.

Voor de synthese van de nieuwe streng zijn enkele enzymen nodig:

  • DNA-gyrase maakt de strakke strengen losser.
  • DNA-helicase kan vervolgens de twee strengen uit elkaar trekken zodat er plek is voor replicatie.
  • DNA-primase vormt een kort stukje RNA. Dat is nodig omdat DNA-polymerase geen nieuwe DNA keten kan maken, alleen een bestaande keten kan verlengen.
  • DNA-polymerase koppelt nieuwe nucleotiden aan het eerste stukje RNA.
  • DNA-ligase koppelt Okazaki-fragmenten aan elkaar.
  • Single-strand binding protein (SBB) bewaakt de ontstane DNA-ketens, zodat die niet direct worden afgebroken en de kans krijgen een nieuwe dubbele helix te vormen.
  • DNA-polymerase kan alleen bestaande ketens verlengen, maar geen nieuwe keten beginnen. Daarom vormt DNA-primase eerst een kort stukje RNA. Vervolgens kan een DNA-polymerase de keten verlengen. Zoals eerder gezegd werkt het polymerase in de 5’-3’-richting met de consequentie dat er een leading strand is, die continu kan aangemaakt worden en een lagging stand die discontinu wordt aangemaakt.
  • Telomerase maakt telomeren. Dit zijn regio’s van repetitieve nucleotidesequenties op elk einde van de chromosomen. Deze telomeren bevatten geen codes voor eiwitten en dienen louter en alleen om de chromosomen te beschermen. Dat is nodig, omdat bij elke celdeling op het einde van de chromosomen wat DNA verloren gaat. Zo wordt verlies van coderend DNA voorkomen.