Replikationskomplexe

Replikationskomplexe sind Multiproteinkomplexe, die die DNA-Replikation an den Replikationsgabeln koordinieren. Sie entwirren die Doppelhelix, legen Primer an und synthetisieren neue DNA-Stränge auf beiden Vorlagen. Die Replikation verläuft bidirektional und erfordert eine enge Abstimmung der beteiligten Enzyme, um sowohl den kontinuierlich synthetisierten Führungsstrang als auch den diskontinuierlich synthetisierten Folgestrang (Okazaki-Fragmente) effizient zu replizieren und Fehler zu korrigieren.

Der Aufbau des Replikationskomplexes variiert zwischen Organismen. In Bakterien umfasst das Replisom die DNA-Polymerase III-Holoenzym, eine Helikase (DnaB), Primase (DnaG), den Clamp Loader (γ-Komplex) sowie den Sliding Clamp (DnaN) und zusätzliche Enzyme wie DNA-Polymerase I, Ligase und Topoisomerasen. In Archaea und Eukaryoten arbeiten der MCM2-7-Helikasekomplex mit Cdc45 und GINS, die DNA-Polymerasen α, δ und ε, PCNA, RFC und RPA zusammen; weitere Faktoren wie FEN1 unterstützen den Spaltwechsel.

Die Replikationsmaschinerie bewegt sich am Fork und koordiniert Entwinding, Primerung und Synthese. Die Helikase trennt die Doppelstränge, RPA schützt die Einzelstrang-DNA, und die Primase synthetisiert Primer. Führungsstrang wird kontinuierlich synthetisiert, während der Folgestrang in Okazaki-Fragmenten wächst. Der Sliding Clamp erhöht die Replikationsprozessivität, der Clamp Loader platziert den Clamp, Primerreste werden durch Ligase beseitigt und Lücken durch Ersatzprimer geschlossen; Topoisomerasen lösen entstehende Überdrehungen.

Replikationskomplexe sind zentral für die präzise Genome-Replikation und weisen eine starke evolutionäre Konservierung auf. Fehlfunktionen des Replisoms tragen zu Genominstabilität und Krankheiten wie Krebs bei. Die Replisom-Aktivität wird durch zelluläre Signale, DNA-Schäden und Replikationsstress reguliert, um eine fehlerarme Vervielfältigung sicherzustellen.