Hur slår DNAet av och blivit avblivet

Helicaser är ansvariga för avveckling av dubbelsträngat DNA för att producera enkelsträngat DNA. De är ansvariga för DNA-avveckling under DNA-replikation, rekombination och reparation. Avvecklingen av dubbelsträngat DNA börjar vid replikationsstart och fortsätter att bilda en struktur som kallas replikationsgaffeln. Uppdelningen av vätebindningar mellan de två DNA-strängarna kräver energi i form av ATP. Helikikaserna fäller också upplösta baser för att förhindra reannealing av DNA.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är DNA-helikaser
     - Definition, funktioner
2. Hur slår DNAet av och blivit avblivet
     - Process av DNA-upplindning

Nyckelord: DNA-helikas, DNA-replikering, ursprunglig DNA-smältning, ursprungsigenkänning, replikationsgaffel

Vad är DNA-helikaser

DNA-helikaser är de grundläggande komponenterna i DNA-replikation. Huvudfunktionen hos DNA-helikaser är att rulla bort dubbelsträngat DNA för att bilda enkelsträngat DNA. Förutom DNA-replikation är DNA-helikaser också involverade i transkription, translation, rekombination och DNA-reparation. Ett prokaryot DNA-helikas visas i Figur 1.

Figur 1: Prokaryotiskt DNA-helikas

Hur slår DNAet av och blivit avblivet

DNA är en dubbelsträngad molekyl som fungerar som ärftligt material i de flesta organismer. De två strängarna av DNA hålls samman av vätebindningar. Nytt DNA syntetiseras genom en process som är känd som DNA-replikation. DNA-replikation är en semikonservativ process där båda delarna fungerar som mallar. Följaktligen måste de två strängarna vikas för att initiera DNA-replikation.

DNA-helikaser är de enzymer som katalyserar DNA-avvecklingen. Avvecklingen av DNA initierar DNA-replikation. Ursprungsigenkänning, initial DNA-smältning och eventuell bildning av replikationsgaffeln är de tre stegen involverade i initiering av DNA-replikation.

1. Ursprungsigenkänning - DNA-replikation initieras vid replikationsstart. Flera replikationsfaktorer finns i kromosomer. Cirkulärt dubbelsträngat DNA består av ett enda replikationsstart. Ett multi-subenhet DNA-bindande komplex känt som ursprungsigenkänningskomplex (ORC) är ansvarigt för igenkänningen av replikationsprunget.
2. Initial DNA-smältning - MCM (mini-kromosomunderhåll) helikas är ansvarig för den initiala smältningen av replikationsstart i eukaryoter. I prokaryoter görs det med ursprungsigenkänningsproteinet, DnaA och ett hexameriskt helikas som är känt som DnaB laddas därefter i det smälta DNA.
3. Formation av replikationsgaffel - Helikaserna fortsätter avvecklingsprocessen, bildande en struktur som kallas replikationsgaffel. De bryter ner vätebindningarna som håller de två komplementära strängarna samman. De använder cellulär energi i form av ATP för denna process.

Initiering av DNA-replikation i eukaryoter visas i figur 2.

Figur 2: Initiering av DNA-replikation i eukaryoter

Efter den initiala smältningen av dubbelsträngad DNA binder DNA-polymeras till replikationsstart och startar replikationsprocessen. När replikationen fortskrider fortskrider replikationsgaffeln genom den avlindade DNA-strängen. Eftersom dessa DNA-helicaser är fångade mellan de två strängarna, undviks reannealing av komplementära baser.

Slutsats

DNA-helikaser är enzymerna som är ansvariga för avveckling av DNA för att bilda enkelsträngat DNA som erfordras genom DNA-replikation, rekombination och reparation. De bryter ner vätebindningar mellan komplementära baser av de två strängarna som håller de två strängarna tillsammans. De fångade DNA-helicaserna mellan det avlindade DNAet förhindrar reannealing.

Referens:

1. Gai, Dahai, et al. "Origin DNA smältning och upplösning i DNA-replikation." Nuvarande yttrande inom strukturell biologi, U.S. National Library of Medicine, dec. 2010, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Helicas" Av Phoebus87 på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "EukPreRC" Av Lsanman - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia