V molekulárnej genetike sú procesy syntézy DNA, RNA a proteínov rozdelené do troch štádií pre zjednodušenie popisu: iniciácia, predĺženie a ukončenie. Tieto štádiá opisujú rôzne mechanizmy pre rôzne syntetizované molekuly, vždy však znamenajú začiatok, priebeh a koniec. Ukončenie replikácie je koniec syntézy molekúl DNA.
Biologická úloha ukončenia
Iniciácia a ukončenie sú počiatočné a konečné hranice rastu syntetizovaného reťazca, ktorý sa uskutočňuje v štádiu predlžovania. K dokončeniu procesu zvyčajne dochádza tam, kde končí biologická účelnosť ďalšej syntézy (napríklad v mieste konca replikónu alebo transkriptónu). Ukončenie zároveň vykonáva 2 dôležité funkcie:
- nedovoľuje, aby syntéza presahovala určitú časť matricového reťazca;
- uvoľňuje biosyntetický produkt.
Tak napríklad v procese transkripcie (syntéza RNA na základe šablóny DNA) terminácia neumožňuje procesu prekročiť hranicu konkrétneho génu alebo operónu. ATinak by bol porušený sémantický obsah messenger RNA. V prípade syntézy DNA, terminácia udržiava proces v rámci jedného replikónu.
Terminácia je teda jedným z mechanizmov na udržanie izolácie a usporiadanosti biosyntézy rôznych sekcií molekúl matrice. Okrem toho uvoľnenie produktu umožňuje, aby tento produkt vykonával svoje funkcie a tiež vrátil systém do pôvodného stavu (oddelenie enzýmových komplexov, obnovenie priestorovej štruktúry matrice atď.).
Aké je ukončenie syntézy DNA
Syntéza DNA prebieha počas replikácie, čo je proces zdvojnásobenia genetického materiálu v bunke. V tomto prípade sa pôvodná DNA odvíja a každý jej reťazec slúži ako šablóna pre novú (dcérsku). Výsledkom je, že namiesto jednej dvojvláknovej špirály sa vytvoria dve plnohodnotné molekuly DNA. Ukončenie (koniec) tohto procesu u prokaryotov a eukaryotov nastáva odlišne v dôsledku určitých rozdielov v mechanizmoch replikácie chromozómov a nukleoidu buniek bez jadra.
Ako funguje replikácia
Na replikácii sa podieľa celý komplex bielkovín. Hlavnú funkciu plní syntézny enzým, DNA polymeráza, ktorá katalyzuje tvorbu fosfodiesterových väzieb medzi nukleotidmi rastúceho reťazca (posledné sa vyberajú podľa princípu komplementarity). Aby mohla DNA polymeráza začať pracovať, vyžaduje primer – primer, ktorý syntetizuje DNA primáza.
Tejto udalosti predchádza uvoľnenie DNA a oddelenie jej reťazcov,z ktorých každá slúži ako matrica pre syntézu. Keďže k poslednému uvedenému môže dochádzať iba od 5' do 3' konca, jeden reťazec sa stáva vedúcim (syntéza postupuje v smere dopredu a nepretržite) a druhý reťazec zaostáva (proces sa vykonáva v opačnom smere a fragmentárne).). Medzera medzi fragmentmi je následne opravená DNA ligázou.
Odvíjanie dvojitej špirály vykonáva enzým DNA helikáza. Tento proces vytvára štruktúru v tvare Y nazývanú replikačná vidlica. Výsledné jednovláknové oblasti sú stabilizované takzvanými SSB proteínmi.
Ukončenie je zastavenie syntézy DNA, ku ktorému dochádza buď ako výsledok stretnutia replikačných vidlíc, alebo keď sa dosiahne koniec chromozómu.
Mechanizmus ukončenia u prokaryotov
Ukončenie replikácie u prokaryotov nastáva v príslušnom bode genómu (miesto ukončenia) a je určené dvoma faktormi:
- stretnutie replikačnej vidlice;
- ter-sites.
K stretnutiu vidlíc dochádza, ak má molekula DNA uzavretý kruhový tvar, ktorý je charakteristický pre väčšinu prokaryotov. V dôsledku kontinuálnej syntézy sú 3' a 5' konce každého reťazca spojené. Pri jednosmernej replikácii je bod zhody rovnaký ako miesto pôvodu (OriC). V tomto prípade syntetizovaný reťazec, ako to bolo, obieha kruhovú molekulu, vracia sa do východiskového bodu a stretáva sa s 5'-koncom seba. Pri obojsmernej replikácii (syntéza prebieha súčasne v dvoch smeroch od bodu OriC) sa stretnutievidlice a spojenie koncov prebieha v strede molekuly kruhu.
Spájanie krúžkov sa uskutočňuje pomocou DNA ligázy. Toto tvorí štruktúru nazývanú katekan. Zavedením jednovláknového zlomu DNA gyráza rozbije prstence a proces replikácie je dokončený.
Ter-stránky sa tiež zúčastňujú replikácie. Nachádzajú sa 100 párov báz za bodom, kde sa stretávajú vidlice. Tieto oblasti obsahujú krátku sekvenciu (23 bp), na ktorú sa viaže proteínový produkt génu tus, čím blokuje ďalší postup replikačnej vidlice.
Ukončenie replikácie v eukaryotickej bunke
A posledná chvíľa. V eukaryotoch jeden chromozóm obsahuje niekoľko bodov iniciácie replikácie a ukončenie nastáva v dvoch prípadoch:
- keď sa zrazia vidlice pohybujúce sa v opačných smeroch;
- ak sa dosiahne koniec chromozómu.
Na konci procesu sa oddelené molekuly DNA viažu na chromozomálne proteíny a sú usporiadané distribuované medzi dcérske bunky.
