biologi i

eukaryote genomer er meget mere komplekse og større i størrelse end prokaryote genomer. Det menneskelige genom har tre milliarder basepar pr haploide sæt kromosomer, og 6 milliarder basepar replikeres i løbet af S fase af cellecyklussen. Der er flere replikationsoprindelser på det eukaryote kromosom; mennesker kan have op til 100.000 replikationsoprindelser. Replikationshastigheden er cirka 100 nukleotider per sekund, meget langsommere end prokaryot replikation. I gær, som er en eukaryot, findes specielle sekvenser kendt som autonomt replikerende sekvenser (ARS) på kromosomerne. Disse svarer til oprindelsen af replikation i E. coli.

antallet af DNA-polymeraser i eukaryoter er meget mere end prokaryoter: 14 er kendt, hvoraf fem vides at have store roller under replikation og er blevet godt undersøgt. De er kendt som pol, pol, pol, pol, pol og pol.

de væsentlige trin i replikation er de samme som i prokaryoter. Før replikation kan starte, skal DNA ‘ et gøres tilgængeligt som skabelon. Eukaryot DNA er bundet til basiske proteiner kendt som histoner for at danne strukturer kaldet nukleosomer. Kromatinet (komplekset mellem DNA og proteiner) kan gennemgå nogle kemiske modifikationer, så DNA ‘ et kan være i stand til at glide af proteinerne eller være tilgængeligt for DNA-replikationsmaskineriet. Ved replikationens oprindelse fremstilles et præreplikationskompleks med andre initiatorproteiner. Andre proteiner rekrutteres derefter til at starte replikationsprocessen (tabel).

en helikase, der bruger energien fra ATP-hydrolyse, åbner DNA-spiralen. Replikationsgafler dannes ved hver replikationsoprindelse, når DNA ‘ et afvikles. Åbningen af den dobbelte spiral forårsager overvikling eller supercoiling i DNA ‘ et foran replikationsgaffelen. Disse løses med virkningen af Topoisomeraser. Primere dannes af primasen, og ved hjælp af primeren kan DNA pol starte syntese. Mens den førende streng kontinuerligt syntetiseres af pol-lysten, syntetiseres den tilbagestående streng af pol-lysten. Et glidende klemprotein kendt som PCNA (prolifererende celle nukleart Antigen) holder DNA-pol på plads, så det ikke glider af DNA ‘ et. RNase H fjerner RNA-primeren, som derefter erstattes med DNA-nukleotider. Okasaki-fragmenterne i den laggende streng er sammenføjet efter udskiftning af RNA-primere med DNA. De resterende huller er forseglet af DNA-ligase, som danner phosphodiesterbindingen.

I modsætning til prokaryote kromosomer er eukaryote kromosomer lineære. Som du har lært, kan DNA-pol kun tilføje nukleotider i 5′ til 3 ‘ retning. I den førende streng fortsætter syntesen, indtil slutningen af kromosomet er nået. På den laggende streng syntetiseres DNA i korte strækninger, der hver især initieres af en separat primer. Når replikationsgaffelen når slutningen af det lineære kromosom, er der ikke plads til, at der laves en primer til DNA-fragmentet, der skal kopieres i slutningen af kromosomet. Disse ender forbliver således uparrede, og over tid kan disse ender blive gradvist kortere, når cellerne fortsætter med at opdele.

enderne af de lineære kromosomer er kendt som telomerer, som har gentagne sekvenser, der koder for intet bestemt gen. På en måde beskytter disse telomerer generne mod at blive slettet, da cellerne fortsætter med at opdele. Hos mennesker gentages en seks baseparsekvens, TTAGGG, 100 til 1000 gange. Opdagelsen af telomerase (figur) hjalp med at forstå, hvordan kromosomender opretholdes. Telomerase indeholder en katalytisk del og en indbygget RNA-skabelon. Det fastgøres til enden af kromosomet, og komplementære baser til RNA-skabelonen tilføjes på 3′ – enden af DNA-strengen. Når 3 ‘ – enden af den tilbagestående strengskabelon er tilstrækkelig langstrakt, kan DNA-polymerase tilføje nukleotiderne komplementære til enderne af kromosomerne. Således replikeres enderne af kromosomerne.

Telomerase er typisk aktiv i kimceller og voksne stamceller. Det er ikke aktivt i voksne somatiske celler. For sin opdagelse af telomerase og dens handling modtog Elisabeth Blackburn (figur) Nobelprisen for medicin og fysiologi i 2009.

Telomerase og aldring

celler, der gennemgår celledeling, fortsætter med at få deres telomerer forkortet, fordi de fleste somatiske celler ikke fremstiller telomerase. Dette betyder i det væsentlige, at telomerforkortelse er forbundet med aldring. Med fremkomsten af moderne medicin, forebyggende sundhedspleje og sundere livsstil er menneskets levetid steget, og der er en stigende efterspørgsel efter folk til at se yngre ud og få en bedre livskvalitet, når de bliver ældre.

i 2010 fandt forskerne, at telomerase kan vende nogle aldersrelaterede tilstande hos mus. Dette kan have potentiale i regenerativ medicin.1 telomerase-mangelfulde mus blev anvendt i disse undersøgelser; disse mus har vævsatrofi, stamcelleudtømning, organsystemsvigt og nedsat vævsskadesrespons. Telomerase reaktivering i disse mus forårsagede forlængelse af telomerer, reduceret DNA-skade, reverseret neurodegeneration og forbedret funktionen af testiklerne, milten og tarmene. Telomerreaktivering kan således have potentiale til behandling af aldersrelaterede sygdomme hos mennesker.

kræft er karakteriseret ved ukontrolleret celledeling af unormale celler. Cellerne akkumulerer mutationer, spredes ukontrollabelt og kan migrere til forskellige dele af kroppen gennem en proces kaldet metastase. Forskere har observeret, at kræftceller har forkortet telomerer betydeligt, og at telomerase er aktiv i disse celler. Interessant nok, først efter at telomerer blev forkortet i kræftcellerne, blev telomerasen aktiv. Hvis virkningen af telomerase i disse celler kan hæmmes af lægemidler under kræftbehandling, kan kræftcellerne potentielt stoppes fra yderligere opdeling.

Difference between Prokaryotic and Eukaryotic Replication
Property	Prokaryotes	Eukaryotes
Origin of replication	Single	Multiple
Rate of replication	1000 nucleotides/s	50 to 100 nucleotides/s
DNA polymerase types	5	14
Telomerase	Not present	Present
RNA fjernelse af primer	DNA pol I	RNase H
Strengforlængelse	DNA pol III	Pol Larsen, pol Larsen
Glideklemme	Glideklemme	PCNA

sektionsoversigt

replikation i eukaryoter starter ved flere replikationsoprindelser. Mekanismen ligner meget prokaryoter. En primer er påkrævet for at initiere syntese, som derefter udvides med DNA-polymerase, da den tilføjer nukleotider en efter en til den voksende kæde. Den førende streng syntetiseres kontinuerligt, mens den tilbagestående streng syntetiseres i korte strækninger kaldet okasaki-fragmenter. RNA-primerne erstattes med DNA-nukleotider; DNA ‘ et forbliver en kontinuerlig streng ved at forbinde DNA-fragmenterne med DNA-ligase. Enderne af kromosomerne udgør et problem, da polymerase ikke er i stand til at udvide dem uden en primer. Telomerase, en indbygget RNA-skabelon, udvider enderne ved at kopiere RNA-skabelonen og udvide den ene ende af kromosomet. DNA-polymerase kan derefter udvide DNA ‘ et ved hjælp af primeren. På denne måde beskyttes enderne af kromosomerne.

gennemgå spørgsmål

gratis respons