V molekulární genetice jsou procesy syntézy DNA, RNA a proteinů pro usnadnění popisu rozděleny do tří fází: iniciace, elongace a ukončení. Tyto stupně popisují různé mechanismy pro různé syntetizované molekuly, vždy však znamenají začátek, průběh a konec. Ukončení replikace je konec syntézy molekul DNA.
Biologická role ukončení
Iniciace a ukončení jsou počáteční a konečné hranice růstu syntetizovaného řetězce, který se provádí ve fázi prodlužování. K dokončení procesu obvykle dochází tam, kde končí biologická účelnost další syntézy (například v místě konce replikonu nebo transkriptu). Ukončení zároveň plní 2 důležité funkce:
- neumožňuje, aby syntéza přesáhla určitou část řetězce matrice;
- uvolňuje biosyntetický produkt.
Tak například v procesu transkripce (syntéza RNA na základě templátu DNA) terminace neumožňuje procesu překročit hranici určitého genu nebo operonu. Vjinak by byl porušen sémantický obsah messenger RNA. V případě syntézy DNA udržuje terminace proces v rámci jediného replikonu.
Terminace je tedy jedním z mechanismů pro udržení izolace a uspořádanosti biosyntézy různých částí matricových molekul. Uvolnění produktu mu navíc umožňuje plnit jeho funkce a také vrací systém do původního stavu (oddělení enzymových komplexů, obnova prostorové struktury matrice atd.).
Jaké je ukončení syntézy DNA
Syntéza DNA probíhá během replikace, což je proces zdvojnásobení genetického materiálu v buňce. V tomto případě se původní DNA rozvine a každý její řetězec slouží jako šablona pro novou (dceru). Výsledkem je, že na místě jedné dvouvláknové šroubovice se vytvoří dvě plnohodnotné molekuly DNA. Ukončení (konec) tohoto procesu u prokaryot a eukaryot nastává odlišně kvůli některým rozdílům v mechanismech replikace chromozomů a nukleoidu buněk bez jádra.
Jak funguje replikace
Na replikaci se podílí celý komplex proteinů. Hlavní funkci plní syntézní enzym, DNA polymeráza, která katalyzuje tvorbu fosfodiesterových vazeb mezi nukleotidy rostoucího řetězce (druhé jsou vybírány podle principu komplementarity). Aby mohla DNA polymeráza začít pracovat, vyžaduje primer – primer, který je syntetizován DNA primázou.
Této události předchází rozvinutí DNA a oddělení jejích řetězců,z nichž každý slouží jako matrice pro syntézu. Vzhledem k tomu, že k posledně uvedenému může docházet pouze od 5' do 3' konce, jeden řetězec se stává vedoucím (syntéza probíhá v dopředném směru a kontinuálně) a druhý řetězec zaostává (proces se provádí v opačném směru a fragmentárně).). Mezera mezi fragmenty je následně opravena DNA ligázou.
Odvíjení dvojité šroubovice je prováděno enzymem DNA helikáza. Tento proces tvoří strukturu ve tvaru Y nazývanou replikační vidlice. Výsledné jednovláknové oblasti jsou stabilizovány tzv. SSB proteiny.
Ukončení je zastavení syntézy DNA, ke kterému dochází buď v důsledku setkání replikačních vidliček, nebo při dosažení konce chromozomu.
Mechanismus ukončení u prokaryot
Dokončení replikace u prokaryot nastává v příslušném bodě genomu (místo ukončení) a je určeno dvěma faktory:
- setkání replikační vidlice;
- ter-sites.
K setkání vidliček dochází, pokud má molekula DNA uzavřený kruhový tvar, který je charakteristický pro většinu prokaryot. V důsledku kontinuální syntézy jsou 3' a 5' konce každého řetězce spojeny. U jednosměrné replikace je srovnávací bod stejný jako místo počátku (OriC). V tomto případě syntetizovaný řetězec, jak to bylo, obíhá molekulu kruhu, vrací se do výchozího bodu a setkává se s 5'-koncem sebe sama. S obousměrnou replikací (syntéza probíhá současně ve dvou směrech z bodu OriC) se setkánívidlice a ke spojení konců dochází uprostřed molekuly kruhu.
Spojování prstenců se provádí DNA ligázou. To tvoří strukturu zvanou katekan. Zavedením zlomu jednoho řetězce DNA gyráza rozbije prstence a proces replikace je dokončen.
Ter-stránky se také účastní replikace. Jsou umístěny 100 párů bází za bodem, kde se vidlice setkávají. Tyto oblasti obsahují krátkou sekvenci (23 bp), na kterou se váže proteinový produkt genu tus, čímž blokuje další postup replikační vidlice.
Ukončení replikace v eukaryotické buňce
A poslední okamžik. U eukaryot obsahuje jeden chromozom několik bodů zahájení replikace a ukončení nastává ve dvou případech:
- když se vidlice pohybující se v opačných směrech srazí;
- pokud je dosaženo konce chromozomu.
Na konci procesu se oddělené molekuly DNA navážou na chromozomální proteiny a jsou uspořádaně distribuovány mezi dceřiné buňky.
