Replikaatioentsyymit

Replikaatioentsyymit ovat DNA:n replikaation aikana toimivia entsyymejä, jotka yhdessä muodostavat replisoomin tai replikaatiokompleksin perimän tarkan kopioitumisen varmistamiseksi. Näiden entsyymien tehtävä on avata kaksijuosteinen DNA, synnyttää uusi kumulatiivinen juoste sekä huolehtia virheettömästä ja nopeasti tapahtuvasta kopioinnista. Replikaatio etenee replisomeissa, jotka koordinoivat useiden entsyymien toimintaa samanaikaisesti.

Keskeisiä replikaatioentsyymejä ovat helikaasit, jotka avaavat DNA:n kaksoiskierteen, sekä primasi, joka asettaa RNA-primereita uuden juosteen synteesin alkuun. DNA-polymeraasit rakentavat uutta DNA:ta lisäten nukleotidejä 5' → 3' -suuntaan, ja niitä tukevat proteiinit, kuten single-stranded DNA -sitovat proteiinit prosessin stabiloimiseksi. Ligasit liittävät pienet DNA-katkeamat tiiviisti loppuun, ja topoisomeraasit vapauttavat ja hallitsevat superkierroksia. Lisäksi replikaatiosta vastaavat klampin kaltaiset proteiinit sekä laderiproteiinit, jotka lisäävät prosessinopeutta ja varmistavat sidoksen jatkuvuuden.

Prosessi etenee replikaationhaarassa, jossa johtolanka replikoidaan jatkuvasti, ja jälkijuosteesta muodostuvat Okazaki-fragmentit. RNA-primereiden poistamisen ja korvaamisen sekä fragmenteihin liittymisen jälkeen uuden DNA:n loppuliittäminen varmistaa komplementaarisen määrän. Eukaryooteilla ja prokaryooteilla on eroja replikaatioperheen yksiköissä: prokaryooteilla keskeisiä ovat DnaB-helikaasi, DnaG-primasi ja DNA-polymeraasit III sekä ligaasit, kun taas eukaryooteilla tärkeinä ovat CMG-helikaasi, Pol α-primase, Pol δ/ε, PCNA ja RPA sekä lanelelementit kuten RFC ja FEN1.

Säätelyyn vaikuttavat solun kiertoon liittyvät mekanismit ja alkuperäispropagointi (esim. ORC- ja MCM-kompleksien valmistelu sekä CDK:n kontrolloima aktivaatio), jotka varmistavat, että kopiointi tapahtuu vain yhtä kertaa jokaisessa solusyklistä. Replikaatioentsyymien toimintahäiriöt voivat johtaa replikaatiostressiin tai mutaatioihin, mikä on yhteydessä solujen kasvun häiriöihin ja sairauksiin.