Der Replikationsmechanismus
Die eigentliche DNA-Replikation läuft in drei koordinierten Phasen ab, an denen verschiedene spezialisierte Enzyme beteiligt sind. In der Initiationsphase entspiralisiert die Topoisomerase die Doppelhelix, während die Helicase die beiden Stränge trennt und eine Y-förmige Replikationsgabel entstehen lässt.
Die Elongationsphase ist der spannendste Teil: Die DNA-Polymerase kann nur in 5'→3'-Richtung arbeiten, was zu einem Problem führt. Der Leitstrang wird kontinuierlich synthetisiert, aber der Folgestrang muss in kleinen Fragmenten Okazaki−Fragmenten aufgebaut werden, da die Polymerase "rückwärts" laufen müsste.
Deshalb braucht jedes Fragment einen RNA-Primer als Startpunkt, den die Primase setzt. Die verschiedenen DNA-Polymerase-Varianten (α, δ, ε) arbeiten parallel an beiden Strängen, während einzelstrangbindende Proteine verhindern, dass sich die DNA wieder zusammenlagert.
In der Terminationsphase vervollständigt die α-Polymerase das Werk: Sie entfernt alle Primer, ersetzt sie durch passende Nukleotide und korrigiert Fehler. Die Ligase verbindet schließlich alle Okazaki-Fragmente zu einem durchgehenden Strang.
Faustregel: Leitstrang = einfach, Folgestrang = kompliziert mit vielen kleinen Stücken!