Molekularer Mechanismus der DNA-Replikation
Die Replikation beginnt, wenn sich die Helicase an einem Startpunkt anlagert. Dieses Enzym öffnet die DNA-Doppelhelix reißverschlussartig, indem es die Wasserstoffbrücken zwischen den Basenpaaren löst. Dadurch entsteht eine blasenförmige Struktur mit zwei Y-förmigen Regionen an den Enden - den Replikationsgabeln.
An den freigelegten Einzelsträngen synthetisiert die RNA-Polymerase (Primase) kurze RNA-Abschnitte, die als RNA-Primer dienen. Diese Primer sind essentiell, da die DNA-Polymerase nur an bestehende 3'-Enden Nukleotide anheften kann. Die DNA-Polymerase verlängert dann den Primer, indem sie komplementäre Nukleotide inFormvonNukleosid−Triphosphaten aneinanderfügt.
Die Synthese verläuft an beiden Strängen unterschiedlich. Am Leitstrang arbeitet die DNA-Polymerase kontinuierlich in Richtung der sich öffnenden Replikationsgabel. Am anderen Strang (Folgestrang) muss die Synthese in entgegengesetzter Richtung erfolgen, was zur Bildung kurzer DNA-Fragmente (Okazaki-Fragmente) führt. Diese werden später durch die DNA-Ligase miteinander verbunden, nachdem die RNA-Primer durch DNA-Nukleotide ersetzt wurden.
💡 Merke: Die DNA-Polymerase kann nur in 5'-3'-Richtung arbeiten und benötigt immer einen Primer als Startpunkt. Die Primase hingegen braucht keinen Primer, um RNA-Abschnitte zu synthetisieren.