Hvordan kan DNAet slappe av og holde seg unna

Helikaser er ansvarlige for avviklingen av dobbeltstrenget DNA for å produsere enkeltstrenget DNA. De er ansvarlige for DNA-avvikingen under DNA-replikasjon, rekombination og reparasjon. Avviklingen av dobbeltstrenget DNA starter ved opprinnelsen til replikasjon og fortsetter å danne en struktur kjent som replikasjonsgaffelen. Fordelingen av hydrogenbindinger mellom de to DNA-strengene krever energi i form av ATP. Helikasene feller også ubundne baser for å forhindre reannealing av DNA.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er DNA-helikaser
     - Definisjon, funksjoner
2. Hvordan kan DNAet slappe av og holde seg unna
     - Prosess av DNA-sløyfe

Nøkkelbetingelser: DNA-helikase, DNA-replikasjon, Initial DNA-smelting, Origin-anerkjennelse, Replikasjonsgaffel

Hva er DNA-helikaser

DNA-helikaser er de grunnleggende komponentene i DNA-replikasjon. Hovedfunksjonen til DNA-helikaser er å vikle dobbeltstrenget DNA for å danne enkeltstrenget DNA. I tillegg til DNA-replikasjon er DNA-helikaser også involvert i transkripsjon, oversettelse, rekombinasjon og DNA-reparasjon. En prokaryotisk DNA-helikase er vist i Figur 1.

Figur 1: Prokaryotisk DNA-helikase

Hvordan kan DNAet slappe av og holde seg unna

DNA er et dobbeltstrenget molekyl som tjener som arvelig materiale i de fleste organismer. De to strengene av DNA holdes sammen av hydrogenbindinger. Nytt DNA syntetiseres ved en prosess kjent som DNA-replikasjon. DNA-replikasjon er en semikonservativ prosess der begge strengene fungerer som maler. Derfor må de to strengene vikles for å initiere DNA-replikasjon.

DNA-helikaser er enzymer som katalyserer DNA-avviklingen. Avviklingen av DNA initierer DNA-replikasjon. Opprinnelsesgjenkjenning, initial DNA-smelting og eventuell dannelse av replikasjonsgaffelen er de tre trinnene involvert i initiering av DNA-replikasjon.

1. Opprinnelsesgenkjenning - DNA-replikasjon initieres ved opprinnelsen til replikasjon. Flere opprinnelser til replikasjon finnes i kromosomer. Sirkulært, dobbeltstrenget DNA består av en enkelt opprinnelse av replikasjon. Et multi-subunit-DNA-bindende kompleks kjent som opprinnelsesgenkjenningskompleks (ORC) er ansvarlig for anerkjennelsen av replikasjonsstart.
2. Initial DNA-smelting - MCM (mini-kromosomvedlikehold) helikase er ansvarlig for den første smeltingen av opprinnelsen til replikasjon i eukaryoter. I prokaryoter gjøres det ved opprinnelsesgenkjenningsproteinet, DnaA og en heksamerisk helikase kjent som DnaB, lastes deretter inn i det smeltede DNA.
3. Formasjon av replikasjonsgaffel - Helikasene fortsetter avløpsprosessen, danner en struktur som kalles replikasjonsgaffel. De bryter ned hydrogenbindingene som holder de to komplementære trådene sammen. De bruker cellulær energi i form av ATP for denne prosessen.

Initiering av DNA-replikasjon i eukaryoter er vist i figur 2.

Figur 2: Initiering av DNA-replikasjon i eukaryoter

Etter den første smeltingen av det dobbeltstrengede DNA binder DNA-polymerase til replikasjonens opprinnelse og starter replikasjonsprosessen. Etter hvert som replikasjonen utvikler seg, fortsetter replikasjonsgaffelen gjennom den avvikede DNA-strengen. Siden disse DNA-helikasene er fanget mellom de to strengene, blir reannealing av komplementære baser unngått.

Konklusjon

DNA-helikaser er enzymer som er ansvarlige for avviklingen av DNA for å danne enkeltstrenget DNA som kreves ved DNA-replikasjon, rekombinasjon og reparasjon. De bryter ned hydrogenbindinger mellom komplementære baser av de to strengene som holder de to strengene sammen. De fangede DNA-helikasene mellom det avvikede DNA forhindrer reannealing.

Henvisning:

1. Gai, Dahai, et al. "Opprinnelses DNA smelter og oppløses i DNA-replikasjon." Nåværende oppfatning i strukturell biologi, U.S. National Library of Medicine, desember 2010, tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Helicase" Av Phoebus87 på engelsk Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "EukPreRC" Av Lsanman - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia