4) pokračování struktury nukleových kyselin Denaturace a renaturace DNA
Genofor, chromozom, genom •
Genofor – struktura nesoucí geny seřazené za sebou (DNA nebo RNA) a schopná replikace. U prokaryot, eukaryot a DNA-virů jsou genofory tvořené DNA, u RNA-virů RNA. Genofory obsažené v jádře buňky se označují jako chromozomy.
•
Genom – souhrn všech genů buňky nebo viru.
Struktura prokaryotického chromozomu Prokaryotický chromozom tvoří většinou kružnicová molekula dsDNA, na níž jsou umístěny všechny pro život prokaryotické buňky nepostradatelné geny. Plasmidy jsou mimochromozomové genofory, na nichž jsou lokalizovány geny, které může prokaryotická buňka postrádat
Prokaryotický chromozom je složkou nukleoidu, u E. coli obsahuje 4,6 x 106 bp. Podle dosavadního stavu znalostí se zdá, že se nachází v nukleoidu v konformaci, jejímž základem je nadšroubovice rozdělená do 45 smyček, které se mohou vyskytovat buď ve stavu relaxovaném nebo ve stavu nadšroubovice nebo ve stavu solenoidových smyček. Celá struktura je držena pohromadě proteiny. Smyčky v relaxovaném stavu jsou přístupny replikaci a transkripci.
Eukaryotický genom •
Eukaryotický genom je v porovnání s prokaryotickým mnohem větší.
•
Velikost eukaryontního jádra je v průměru 5-8 mm, délka natažené lidské DNA by dosahovala asi 2 m.
•
Nastává otázka: jak je DNA v eukaryotických buňkách organizována, jak je do stísněného prostoru „nahňahňána“?
Porovnání procentuálního zastoupení unikátních a repetitivních sekvencí u člověka a žáby
Organizace nukleotidových sekvencí na DNA izolované ze živých soustav •
Jedinečné nebo repetitivní sekvence. Jedinečná se v haploidním genomu vyskytuje pouze jedenkrát (většinou odpovídají strukturním genům). Repetitivní sekvence se v haploidním genomu mnohonásobně opakuje.
•
Jednotka repetice: opakovaná sekvence. Její délka je dána počtem nukleotidů, které ji tvoří. Počet jednotek vyjadřuje četnost repetice.
•
Repetice jsou charakteristické pro DNA izolovanou z jader eukaryotických organismů.
Typy repetic •
Tandemové repetice: repetice, v níž se určitá jednotka opakuje bezprostředně za sebou. Délka většinou 5-10 bp, u obratlovců a rostlin 20-200 bp. Četnost 106-107. Tvoří 5 -15 % DNA haploidního genomu eukaryot. Jsou téměř výhradně v heterochromatinové oblasti centromery, nepřepisují se do RNA.
•
Obrácená repetice: Nukleotidová sekvence opakovaná na stejném řetězci DNA ve své komplementární podobě a na komplementárním řetězci v protisměru. Pokud spolu bezprostředně sousedí, pak se označují jako palindrom. Tvoří vlásenky a křížové struktury.
•
Přímá repetice: repetice opakovaná ve stejném směru na témže řetězci.
•
Dlouhá koncová repetice (LTR sekvence): dlouhá přímá repetice na obou koncích téhož řetězce, konce každé LTR sekvence jsou navzájem ve vztahu obrácených repeticí.
•
Rozptýlené repetice: DNA sekvence, jejichž jednotlivé kopie se vyskytují na různých místech haploidního genomu. Mají vlastnosti transpozonů.
a) krátké rozptýlené repetice ~ 300 bp (Alu sekvence) b) dlouhé rozptýlené repetice: více než 300 bp.
Genové repetice – repetice, jejichž jednotky mají význam genů •
Genová rodina je sada duplikovaných nebo příbuzných genů pocházejících z jednoho původního genu. Dokud alespoň jedna kopie původního genu zůstává funkční, ostatní kopie mohou mutovat. Příkladem jsou geny kódující řetězce hemoglobinu, vyjádření jednotlivých genů je závislé na vývojovém stadiu organismu.
•
Tandemové genové repetice – geny nebo sada genů vyskytující se bezprostředně za sebou. Tímto způsobem se opakují např. geny pro 5S rRNA (u člověka 250), tRNA (10 – 100), histony (20)
•
Rozptýlené genové repetice – kopie se vyskytují na různých místech haploidního genomu.
•
Pseudogen je duplikovaná kopie genu, která je nefunkční.
Chromatin •
Jaderná hmota, jde o DNA a proteiny, které se na ni vážou. Proteiny jsou dvojího typu: histony (vytvářejí komplex s DNA a spolu s ní vytvářejí vyšší struktury, které jsou základem organizace DNA) a proteiny nehistonové povahy (topoizomerázy, proteiny potřebné pro transkripci DNA…)
•
Rozlišujeme dva fyzikálně odlišné stavy chromatinu: 1) Euchromatin – barví se slabě a je v dekondenzovaném stavu. 2) Heterochromatin – barví se silně, představuje kondenzovaný stav chromatinu. 3) Heterochromatin může být konstitutivní nebo fakultativní: a) Konstitutivní se nachází trvale v heterochromatinovém stavu po celý buněčný cyklus ve všech buňkách a vývojových stadiích organismu. Centromery a telomery chromosomů. b) Fakultativní přechází v závislosti na ontogenetickém vývoji do euchromatinového stavu a naopak.
•
Transkripce může probíhat pouze v euchromatinu.
Histony •
Jsou to proteiny, které se vážou na DNA a sbalují ji do více či méně kondenzovaných struktur.
•
Jsou charakteristické vysokým obsahem argininu a lysinu, na základě poměru argininu a lysinu v histonu rozlišujeme 5 duhů: H1, H2A, H2B, H3 a H4.
•
Histony H2A, H2B, H3 a H4 vytvářejí oktamer (jeho tvorby se účastní po 2 molekulách každého histonu), kolem něhož se ovíjí dsDNA, tím se vytváří tzv. nukleosom. Jednotlivé nukleosomy jsou od sebe odděleny DNA dlouhou asi 50 bp. Histon H1 se váže na nukleosom z vnější strany a podílí se na spojování jednotlivých nukleosomů v řetězci.
Struktura eukaryotického genomu •
Eukaryotická DNA je organizována v několika úrovních:
1) Dvoušroubovicová DNA 2) Nukleosomy – jsou tvořeny histony (celkem 9 molekul histonů na nukleozom) a úsekem DNA o průměrné délce 200 bp. Nukleosomy tvoří nukleosomový řetězec, jeho tloušťka je 10 – 11 nm. 3) 30 nm-chromatinové vlákno vzniká za účasti histidinu H1, který sdružuje nukleozomy nukleosomového řetězce a spiralizuje je do solenoidové struktury. Jeden závit solenoidu je tvořen 6 nukleozomy.
4) Chromatinové domény – jde o 30 nm-chromatinové vlákno vázané ve formě smyček na proteinové lešení (polyproteinový komplex obsahující proteiny nehistonové povahy – topoizomerázy, transkripční faktory, polymerázy atd.) 5) Mitotické chromosomy – vznikají kondenzací 30 nm-chromatinových vláken během mitosy. Jsou viditelné pod mikroskopem. Představují nejvyšší stupeň kondenzace chromatinu, jsou transkripčně inaktivní. •
Eukaryotická DNA je v jádře uložena ve formě lineární molekuly.
•
Na rozdíl od prokaryotického genomu genetickou informaci obsahuje pouze malá část veškeré DNA (1,5 %).
Kondenzace DNA do nukleosomů •
Nukleosomy jsou tvořeny oktamerem histonů (2 x H2A, 2 x H2B, 2 x H3, 2 x H4), DNA dlouhou 200 bp a jednou molekulou histonu H1.
Struktura nukleosomu •
Nukleosom je tvořen jádrem z osmi histonových molekul. Jádra nukleosomů je možné z chromatinu uvolnit rozštěpením spojovací DNA-nukleázou – enzymem štěpícím DNA. Nukleáza může degradovat volnou DNA , ale nemá přístup k DNA obtočené kolem nukleosomu. Po oddělení proteinového jádra nukleosomu byla stanovena délka DNA, která byla kolem něj obtočena. Ta činí 146 bp a tvoří 1,75 otáčky nukleosomu.
Úrovně kondenzace chromozomu •
Předpokládané stupně kondenzace DNA vedoucí až ke struktuře vysoce kondenzovaných mitotických chromosomů.
Eukaryotický mitotický chromosom
Karyotyp lidského genomu •
Na tomto obrázku je znázorněna situace typická pro somatické buňky: diploidní sada chromosomů žen (vlevo) a mužů (vpravo)
Pruhování chromozomů •
Pruhy jsou rozmístěny jak v krátkém rameni chromozomu, které se označuje písmenem p, tak i v dlouhém označovaném jako q.
•
Na začátku se udává číslo chromozomu.
•
Pruhy se číslují v krátkém i dlouhém rameni směrem od centromery (q1, q2, q3, p1, p2….)
5) Replikace DNA Genetická informace •
Genetická informace se v organismu zapisuje ve formě sekvence nukleotidů
•
Je to informace, která je obsažena v nukleotidové sekvenci, obsahuje informace o primární struktuře proteinů, primární struktuře určité DNA nebo RNA.
•
Typy informací:
a) V DNA- nebo RNA-sekvenci může být obsažena informace o primární struktuře proteinu b) DNA-sekvence může obsahovat informaci o primární struktuře biologicky funkční RNA (tRNA, rRNA aj.) c) RNA-sekvence může obsahovat informaci o primární struktuře DNA d) DNA- i RNA-sekvence mohou obsahovat informace o vazbě specifických proteinů k těmto sekvencím
Vzájemná podmíněnost proteinů a nukleových kyselin •
Základní složky všech živých soustav, vyvinuly se mezi nimi vztahy, které zajišťují základní funkce živých soustav: přeměna látek a energie (metabolismus) a reprodukce.
•
Nukleové kyseliny zajišťují přesný přenos genetické informace z rodičů na potomstvo a její přenos na proteiny. Genetická informace se dědí pouze prostřednictvím nukleových kyselin.
•
Proteiny při přenosu genetické informace působí katalyticky jednak na svou vlastní syntézu, jednak na syntézu nukleových kyselin.
•
Čili:
Biosyntéza nukleových kyselin a proteinů je závislá na proteinech jako biokatalyzátorech (enzymech) Biosyntéza proteinů a nukleových kyselin je závislá na nukleových kyselinách jako nositelích genetické informace •
Jde tedy o vzájemný cyklický vztah.
Ústřední dogma molekulární biologie a přenos genetické informace •
Replikace – tvorba kopií molekul nukleových kyselin zajišťující přenos genetické informace z DNA do DNA nebo z RNA do RNA.
•
Transkripce – přepisování genetické informace z DNA do RNA. Opačný pochod, tj. přepisování RNA do DNA, se nazývá zpětná transkripce.
•
Translace – překládání genetické informace z RNA do primární struktury proteinu.
Ústřední dogma molekulární biologie: Přenos genetické informace je možný z nukleové kyseliny do nukleové kyseliny nebo z nukleové kyseliny do proteinu, její zpětný přenos z proteinu do nukleové kyseliny možný není.
Znázornění exprese genů
Replikon •
Replikon je molekula DNA nebo část této molekuly, která obsahuje počátek replikace.
•
Počátek replikace je specifická sekvence, na které replikace začíná a která je rozeznávána specifickým komplexem replikačních proteinů (souborem proteinů řídících replikaci).
Enzymy účastnící se replikace DNA u bakterií •
DNA polymerasa I (Kornbergův enzym): Mr = 109000. Složena z jednoho proteinového řetězce. Rychlost polymerace asi 600 nukleotidů/min. V jedné buňce E. coli až 400 molekul. K polymeraci potřebuje DNA-primer. Kromě polymerační aktivity se vyznačuje též 5´-3´a 3´-5´-
exonukleasovou aktivitou. Katalyzuje replikaci DNA v mezerách, které zůstaly mezi Okazakiho fragmenty a odstraňuje RNA-primery 5´-exonukleasovou aktivitou. •
DNA polymerasa III: Mr = 900000. Oligomerní protein sestávající z několika různých podjednotek, které se vyznačují různými aktivitami. Podjednotky:
a-podjednotka – katalyzuje polymeraci e-podjednotka – 5´-3´-exonukleasová aktivita q-podjednotka – stimuluje účinek e-podjednotky g-podjednotka – váže ATP d-podjednotka – váže se na b-podjednotku d´- podjednotka – stimuluje účinek podjednotky b c-podjednotka – vážou se na něj SSB proteiny y-podjednotka – tvoří most mezi podjednotkami c a g Podjednotky q,e a a vytvoří katalytické jádro polymerasy. Spojením dvou jader prostřednictvím monomerů t se vytvoří dimer DNA-polymerasy III (PolIII*). b-svorka – je tvořena dvěma podjednotkami b, zvyšuje mnohonásobně procesivitu dimeru PolIII* tím, že jej váže k DNA. g-komplex – hydrolyzuje ATP a nakládá b-svorky na DNA na místech, kde se nacházejí RNA-primery, jež rozeznává. Složení g-komplexu: g2ddcy •
DNA-ligasa (polydeoxyribonukleosidsyntetasa): katalyzuje ligaci polynukleotidových řetězců nebo jejich fragmentů. Spojuje Okazakiho fragmenty do souvislého řetězce. Jsou dva druhy ligázy, které se liší tím, zda jako zdroj energie při ligaci využívají ATP nebo NAD+.
•
DNA-primáza: katalyzuje ve spojení s primosomem syntézu RNA-primeru, tj. oligoribonukleotidu, od jehož 3´-konce se syntetizuje krátký polydeoxyribonukleotid – Okazakiho fragment.
•
DNA-helikázy: katalyzují odvíjení komplementárních řetězců tvořících dvouřetězcovou DNA. Ruší vodíkové můstky mezi bázemi. Vyžaduje energii ve formě NTP. Několik typů bakteriálních helikáz: helikázy I, II, III, IV, Rep-protein, n´-protein, DnaB-protein (E. coli), RecBCD-enzym, UvrAB-komplex. Odvíjejí ve směru 5´-3´ DNA řetězec, na kterém probíhá syntéza Okazakiho fragmentů. DnaB-protein též aktivuje primázu ke katalytickému účinku.
•
DNA-gyráza: převádí kladné nadšroubovicové závity, které se během replikace tvoří před replikační vidlicí, na záporné
Schematické znázornění tvorby DNA-polymerázy III z podjednotek
Dvousměrná replikace bakteriálního chromozomu Replikace může být buď jednosměrná – replikační vidlice se od počátku pohybuje jedním směrem, nebo dvousměrná – replikační vidlice se pohybuje v obou směrech. Replikace bakteriálního chromozomu probíhá v obou směrech od místa ori. Vznikají dvě replikační vidlice, každá obsahuje jeden vedoucí a jeden opožďující se řetězec.
Semidiskontinuální syntéza dsDNA při replikaci. •
Způsob syntézy v replikační vidlici: jeden řetězec se replikuje kontinuálně (postupně a souvisle až do konce), druhý diskontinuálně (přerušovaně – přes Okazakiho fragmenty).
•
Tento způsob replikace je rozšířen jak mezi prokaryoty, tak eukaryoty.
Základní rysy semidiskontuální replikace DNA 1) Kontinuální syntéza DNA (vedoucího řetězce) probíhá na matricovém řetězci, jehož směr fosfodiesterových vazeb je 3´-5´. 2) Vedoucí řetězec se prodlužuje ve směru pohybu replikační vidlice. 3) Diskontinuální syntéza DNA řetězce (opožďujícího se řetězce) se děje na matricovém řetězci, jehož směr fosfodiesterových vazeb je 5´-3´. 4) Okazakiho fragmenty, přes které se syntetizuje opožďující se řetězec, se prodlužují proti směru pohybu replikační vidlice. Délka Okazakiho fragmentů činí 1000-2000 nukleotidů. 5) Syntéza vedoucího řetězce probíhá od 3´-konce jednoho RNA-primeru, který se vytvoří v počátku replikace (místo ori). 6) Syntéza každého Okazakiho fragmentu vyžaduje vlastní RNA-primer, od jehož 3´-konce syntéza začíná. 7) RNA-primery Okazakiho fragmentů se odbourají ve směru 5´-3´ (od 5´konců) a vzniklé mezery se doplní komplementárně k matricovému řetězci deoxyribonukleotidy tak, že se každý Okazakiho fragment ve vzniklé mezeře začne prodlužovat od 3´-konce. 8) Vzniklé konečné Okazakiho fragmenty se pak spojí do souvislého řetězce DNA-ligázou. 9) Proces syntézy Okazakiho fragmentů a současně syntézy vedoucího řetězce se uskutečňuje katalytickým působením jedné molekuly DNA polymerázy III, která se pohybuje ve směru pohybu replikační vidlice. Počátek replikace •
Počátek replikace u E. coli (je pouze jeden v celém chromozomu) je dlouhý 245 bp a skládá se:
-
z pravé strany ze tří opakujících se sekvencí dlouhých 9 bp
-
Z levé strany ze tří opakujících se sekvencí o 13 bp a jedné o 9 bp
-
Mezi uvedenými sekvencemi jsou sekvence jedinečné, které se neopakují
Fáze replikace DNA •
Iniciace replikace - pochody, kterými se replikace zahajuje. Probíhají v místě ori a zahrnují rozeznání tohoto místa replikačními proteiny a vytvoření replikační vidlice.
•
Elongace replikace. V této fázi dochází k postupnému připojování deoxyribonukleosid-5´monofosfátů ke 3´-konci nascentního DNA-řetězce na řetězci matricovém.
•
Terminace replikace – pochody zakončující replikaci.
Iniciace replikace Iniciace Proteiny DnaA je rozeznán počátek replikace (místo oriC), proteiny se vážou na 9-bp sekvence a interagují mezi sebou. OriC se ovine kolem vytvořeného shluku DnaA-proteinů. Tvorba shluku a rozpoznání 9-bp sekvence vyžaduje energii ve formě ATP. Sekvence v místě oriC jsou bohaté na AT páry,což vede ke snadné denaturaci DNA. Proteiny DnaA tedy jednak rozeznávají počátek replikace, jednak jej převádějí do otevřené formy. Po otevření počátku replikace se z protilehlých stran vážou na uvolněné řetězce DNA celkem dvě molekuly DnaB-proteinu (helikáza). Helikázy umístěné v počátku replikace začnou odvíjet ve směru 5´-3´ řetězec DNA za tvorby replikačních vidlic. Na vznikající jednořetězcové oblasti v replikačních vidlicích se vážou SSB-proteiny (proteiny vázající se na jednořetězcové úseky DNA). Udržují matricové řetězce v nataženém stavu, brání jejich renaturaci. Elongace DNA-řetězců •
Během fáze elongace se replikační vidlice pohybují v obou směrech od místa ori. Helikáza odvíjí řetězce, SSB-proteiny se vážou na vznikající jednořetězcové úseky a zabraňují jejich opětnému spojení.
•
Syntéza jak vedoucího, tak i opožďujícího se řetězce vyžaduje nezbytně RNA-primer. Zatímco u vedoucího řetězce je třeba pouze jeden primer, od něhož se řetězec syntetizuje kontinuálně od začátku do konce, u opožďujícího se řetězce je nezbytný primer pro každý syntetizovaný Okazakiho fragment.
•
RNA-primery jsou syntetizovány DNA-primázou (DnaG-protein), která je k této syntéze aktivována helikázou. DNA-primáza je vázána na helikázu a při pohybu replikační vidlice syntetizuje RNA-primery o délce 11 nukleotidů. Komplex primázy s helikázou DnaB (+ případně další proteiny, které primáze pomáhají syntetizovat RNA-primery pro syntézu Okazakiho fragmentů) se označuje jako primozom.
•
Primozom se pohybuje ve směru pohybu replikační vidlice (proti směru prodlužování Okazakiho fragmentů).
•
Na 3´-OH konec každého primeru se za katalytické účast DNA-polymerázy III napojují deoxyribonukleozid-5´-monofosfáty, které vznikají při napojování z deoxyribonukleozid-5´-
trifosfátů odštěpením difosfátu. Energie, která se tímto štěpením uvolní, je využita při inkorporaci deoxyribonukleotidů do prodlužujícího se DNA-řetězce. Nově vznikající DNA-řetězce při replikaci – vedoucí řetězec a opožďující se řetězec
Enzymy účastnící se prodlužování řetězců při replikaci DNA
Odbourání RNA-primerů mezi Okazakiho fragmenty •
RNA-primery Okazakiho fragmentů se odbourají ve směru 5´-3´ (od 5´konců) a vzniklé mezery se doplní komplementárně k matricovému řetězci.
•
Doplnění mezer mezi Okazakiho fragmenty zabezpečuje DNA-polymeráza I.
Spojení jednotlivých Okazakiho fragmentů DNA-ligázou •
DNA-ligasa katalyzuje ligaci polynukleotidových řetězců nebo jejich fragmentů. Při replikaci DNA spojuje vzniklé Okazakiho fragmenty do souvislého řetězce. Jsou dva druhy ligázy, které se liší tím, zda jako zdroj energie při ligaci využívají ATP nebo NAD+.
ATP + NAD+ jsou používány DNA-ligázami při spojování Okazakiho fragmentů
1. ATP + dNMPn + dNMPm → AMP + PPan + dNMPn+m 2. NAD+ + dNMPn + dNMPm → AMP + nikotinamidmononukleotid + dNMPn+m
Jak je zajištěna koordinace syntézy vedoucího řetězce se syntézou Okazakiho fragmentů ve směru pohybu replikační vidlice?
Aby replikace mohla být prováděna jednou molekulou DNA-polymerázy III zároveň ve vedoucím i v opožďujícím se řetězci, je třeba syntézu obou nově vznikajících řetězců přesně zesynchronizovat.
Dalším problémem je orientace opožďujícího se řetězce. Replikace DNA probíhá výlučně ve směru 5´-3´ na řetězcích, které mají směr fosfodiesterových vazeb 3´-5´, čili obrácený.
Aby mohla syntéza probíhat zároveň na obou řetězcích, matricový řetězec, na němž se tvoří Okazakiho fragmenty, vytvoří smyčku kolem ramene DNA-polymerázy III, které se posouvá po této matrici a umožní tak souběžné prodlužování Okazakiho fragmentů a vedoucího řetězce stejnou dimerní molekulou DNA-polymerázy III.
Každá (úplná) molekula DNA-polymerázy III obsahuje dvě b-svorky, které jsou nezbytné k účinné vazbě enzymu na DNA. Každá svorka se váže k jednomu řetězci DNA. Když je na opožďujícím se řetězci dosaženo RNA-primeru, od něhož se syntetizoval předcházející Okazakiho fragment, b-svorka na tomto řetězci se od DNA oddělí. Uvolněné katalytické jádro polymerázy (stále b-svorkou spojené s vedoucím řetězcem) se posune k dalšímu RNAprimeru, na kterém je připravena další b-svorka, se kterou se spojí, a pokračuje v syntéze DNA.
b-svorka se sama nemůže navázat na RNA-DNA hybrid, ke spojení b-svorky je nezbytný gkomplex.
Replikace bakteriální DNA - celkový pohled
Terminace replikace •
Replikace končí na specifických sekvencích, které se označují jako terminátory replikace (místa ter).
•
Na ně se váže specifický protein (Tus-protein), který inhibuje aktivitu DnaB-proteinu, tím se zastavuje tvorba replikační vidlice.
Odchylky replikace DNA u eukaryot •
Probíhá jen v určité fázi buněčného cyklu (S-fáze). Ve fázi M (mitose) se replikovaná DNA dělí do dceřiných buněk. Fáze G1 a G2 se vyznačují transkripční a translační aktivitou, replikace v nich neprobíhá.
•
Pro replikaci eukaryotické DNA je zapotřebí mnoho počátků replikace, které jsou aktivovány postupně, avšak každý během replikace DNA pouze jednou.
•
Na rozdíl od bakterií, u nichž je syntéza obou řetězců katalyzována jednou molekulou DNApolymerázy III ve formě dimeru, je replikace vedoucího a opožďujícího se řetězce u eukaryot katalyzována dvěma odlišnými DNA-polymerázami:
a. Syntéza vedoucího řetězce je katalyzována DNA-polymerázou d – tato polymeráza po odstranění RNA-primerů dokončuje i syntézu opožďujícího se řetězce. b. Opožďující se řetězec je syntetizován DNA-polymerázou a. •
Primáza netvoří komplex s helikázou, ale s DNA-polymerázou a.
•
Odstranění RNA-primeru není katalyzováno DNA-polymerázou d (funkční obdoba bakteriální DNA polymerázy I při dosyntetizování Okazakiho fragmentů), ale speciální exonukleázou.
•
U eukaryot existují proteiny s funkcí analogickou bakteriální b-svorce a g-komplexu.
Celkový pohled na replikaci (A) eukaryotického a (B – viz obr. Výše „Replikace bakteriální DNA celkový pohled“) bakteriálního genomu
Dokončení syntézy DNA na koncích (telomerách) chromosomů •
Na jednom řetězci DNA ve dvoušroubovici je syntéza nového vlákna diskontinuální. Při syntéze opožďujícího se řetězce vyžaduje replikační aparát pro nasednutí na DNA přítomnost určité délky templátové DNA za sekvencí, která má být replikována. U lineární molekuly se tedy syntéza opožďujícího se vlákna zastaví před koncem templátu. Aby nedocházelo ke zkracování molekuly DNA, přidává enzym telomeráza na konec templátového vlákna sérii opakování určité sekvence a tím umožní DNA-polymeráze dosyntetizovat opožďující se řetězec. U člověka má přidávaná repetice sekvenci GGGGTTA.
Telomeráza •
Telomeráza je enzym odpovědný za prodloužení 3´-konců chromosomů.
•
Tímto prodloužením se vytvoří dodatečná opakující se sekvence, podle které se doreplikují konce opožďujícího se řetězce.
•
Tím je zabráněno zkracování chromosomů při jejich replikaci a případné ztrátě genetické informace pro další generace buněk.
•
Telomeráza není přítomna v somatických buňkách savců, kde v důsledku dochází ke zkracování telomerických konců. Vyskytuje se v pohlavních buňkách, v embryonálních buňkách a také v buňkách odvozených z některých nádorů.
