Lõpetamine

Lõpetamine on DNA replikatsiooni viimane etapp. Sellele eelneb initsiatsioon ja pikenemine. Replikatsiooni varajane lõpetamine võib põhjustada lühenenud valkude ekspressiooni ja seega mutatsiooni.

Mis on lõpetamine?

Replikatsiooni või reduktsiooni ajal korrutatakse geneetilise teabe kandja DNA üksikutes rakkudes. Duplikatsioon toimub poolkonservatiivse põhimõtte kohaselt ja viib tavaliselt geneetilise teabe täpse dubleerimiseni. Replikatsioon käivitatakse sünteesi faasis, enne mitoosi faasi, ja see toimub enne raku tuuma jagunemist.

Replikatsiooni alguses eraldatakse DNA kahekordne ahel üksikuteks ahelateks, millele moodustuvad uued komplementaarsed ahelad. Iga DNA ahel määratakse vastupidise ahela aluselise järjestusega. DNA replikatsioon toimub mitmes faasis. Lõpetamine on replikatsiooni kolmas ja seega viimane etapp. Lõpetamisele eelneb initsieerimine ja pikendamine.

Sünonüümne termin lõpetamise väljendamiseks selles kontekstis on tähistamine Lõpetamise faas. Lõpetamine tähendab siin "katkestamist" või "lõpetamist". Lõpetamise ajal eraldub äsja moodustunud mRNA ahel tegelikust DNA-st. DNA polümeraasi töö on aeglaselt lõppemas. DNA replikatsiooni lõpetamist ei tohiks segi ajada RNA replikatsiooni lõpetamisega.

Funktsioon ja ülesanne

Initsiatsiooni replikatsiooni faasis toimub peamiselt replikatsiooni reguleerimine. Määratakse replikatsiooni alguspunkt ja toimub niinimetatud kruntimine. Pärast initsieerimist algab polümerisatsioon, mille käigus pikendusfaas juhitakse läbi. Ensüümi DNA polümeraas eraldab DNA komplementaarsed ahelad üksikuteks ahelateks ja loeb üksikute ahelate alused üksteise järel. Selles faasis toimub pooleldi katkendlik kahekordistamine, mis hõlmab ka teist kruntimisfaasi.

Alles pärast initsieerimist ja pikendamist järgneb terminatsiooni faas replikatsioonile. Lõpetamine erineb eluvormist eluvormi vahel. Nagu eukarüootides, nagu ka inimene, on DNA struktureeritud ringis. See hõlmab ka terminatsioonijärjestusi, mis vastavad kahele erinevale järjestusele, millest igaüks on oluline replikatsioonikahvli jaoks.

Lõpetamist ei vallanda tavaliselt spetsiaalsed mehhanismid. Niipea kui kaks replikatsioonikahvlit jooksevad kokku või DNA lõpeb, lõpeb replikatsioon selles kohas automaatselt. Kopeerimine lõpetatakse automaatse mehhanismiga.

Lõpetamisjärjestused on juhtelemendid. Need tagavad, et replikatsiooni faas jõuab kontrollitud viisil konkreetsesse lõpp-punkti, hoolimata kahe replikatsioonihargi erinevast replikatsiooni kiirusest. Kõik terminatsioonisaidid vastavad Tus-valgu, "terminit kasutava aine", sidumissaitidele. See valk blokeerib replikatiivse helikaasi DnaB ja peatab seega replikatsiooni.

Eukarüootides jäävad replitseerunud rõnga ahelad omavaheliseks isegi pärast replikatsiooni. Ühendus vastab lõpp-punktile. Alles pärast rakkude jagunemist eraldatakse need mitmesuguste protsesside abil ja neid saab seega jagada. Näib, et kontrollitud jaotuses mängib rolli ühendus, mis jääb alles pärast lahtri jagunemist.

DNA-rõngaste lõplikul eraldamisel on kaks peamist mehhanismi. Lahutamises osalevad sellised ensüümid nagu I ja II tüüpi topoisomeraasid. Lõpuks tuvastab lisavalk stoppkoodoni lõpetamise ajal. See põhjustab polüpeptiidi ribosoomi mahakukkumist, kuna stoppkoodoni jaoks sobiva antikodooniga t-RNA-d pole saadaval. Lõpuks laguneb ribosoom kaheks alaühikuks.

Haigused ja tervisehäired

Kõik geneetilise materjali paljundamise protsessid replikatsiooni mõttes on keerulised ja nõuavad rakkudes suuri ainete ja energia kulutamist. Sel põhjusel võivad spontaanse replikatsiooni vead kergesti tekkida. Kui genoom muutub spontaanselt või on väljastpoolt indutseeritud, räägime mutatsioonidest.

Replikatsioonivead võivad põhjustada aluste puudumise, seostatud muudetud alustega või vale aluse sidumise tagajärjel. Lisaks võivad üksikute või mitme nukleotiidi deletsioon ja insertsioon kahes DNA ahelas põhjustada replikatsioonivigu. Sama kehtib pürimidiini dimeeride, ahelate katkemise ja DNA ahelate ristsidumisvigade kohta.

Replikatsioonivea korral on saadaval eraldi remondimehhanismid. Paljusid mainitud vigu parandatakse niipalju kui võimalik DNA polümeraasi abil. Kopeerimise täpsus on suhteliselt kõrge. Vea määr on ainult üks viga nukleotiidi kohta, mille võib omistada erinevatele kontrollisüsteemidele.

Näiteks tuntakse eukarüootsete rakkude kontrollmehhanismi kui mõttetut vahendatud mRNA lagunemist, mis suudab ära tunda ebasoovitavad stoppkoodonid mRNA sees ja takistada lühendatud valkudel ekspressiooni leida.

Enneaegsed stoppkoodonid mRNA-s on tingitud geenimutatsioonidest. Niinimetatud jama mutatsioonid või alternatiivne ja vigane splaissing võivad põhjustada valkude lühenemist, mida mõjutavad funktsionaalsed kaotused. Juhtimismehhanismid ei saa alati vigu parandada.

Autosomaalne retsessiivne pärilik häire β-talasseemia on kolmel erineval kujul: esimene on homosügootne talasseemia, mis on tõsine haigus, mis on põhjustatud teie mõttetutest mutatsioonidest. Heterosügootne talasseemia on leebem haigus, mille korral jama mutatsioone leitakse ainult β-globiini geeni ühes eksemplaris. Mõttetu vahendatud mRNA lagunemise mehhanismi kaudu saab vigase geeni mRNA laguneda sellisel määral, et ekspresseeritakse ainult terveid geene.

Heterosügootses talasseemia ja seega haiguse mõõduka vormi korral on jama mutatsioon viimases mRNA eksonis, nii et kontrollmehhanismid ei aktiveeru. Sel põhjusel moodustub lisaks tervislikule β-globiinile ka lühendatud β-globiin.Puuduliku β-globiiniga erütrotsüüdid hukkuvad.

Veel üks näide kontrollmehhanismi ebaõnnestumisest on Duchenne'i lihasdüstroofia, mis tuleneb ka mRNA mõttetust mutatsioonist. Sel juhul lagundab kontrollmehhanism mRNA, kuid põhjustab seega niinimetatud düstrofiini valgu täielikku kaotust.