Replikationsursprung

Replikationsursprung ist der DNA-Abschnitt, an dem die DNS-Replikation beginnt. Von einem oder mehreren Replikationsursprüngen aus breiten sich zwei Replikationsgabeln bidirektional über das Chromosom aus. Die genaue Identität eines Replikationsursprungs variiert zwischen Organismen, die Mechanismen der Initiation teilen jedoch das Grundprinzip: Die DNA muss lizenziert und dann aktiviert werden, um eine erneute Replikation zu verhindern.

Bei Bakterien, exemplifiziert durch Escherichia coli, liegt der einzige Replikationsursprung oriC. Die Initiation wird durch das DnaA-Protein gesteuert, das an mehrere DnaA-Wiederholungen und AT-reiche Sequenzen bindet. Dadurch wird die DNA aufgeweicht und DnaB-Helicase wird in den Replikationskomplex geladen. Mit DnaG-Primase synthetisiert das Replikationskomplex Primärstränge, und DNA-Polymerasen begonnen die Replikation, die sich von oriC in zwei Richtungen ausbreitet. Die Replikation verläuft bidirektional, bis die Forks zusammenstoßen.

In Archaeen und Eukaryoten ist der Ursprungskomplex komplexer und meist nicht durch eine einzige Sequenz eindeutig definiert. Der Origin Recognition Complex (ORC) bindet an Replikationsursprünge und koordiniert die Lizensierung durch Cdc6 und Cdt1, wodurch das hexahem Mer-MCM2-7-Komplex auf die DNA geladen wird. In der G1-Phase entsteht so der prereplicative complex; in der S-Phase lösen CDK- und DDK-Kinasen die LizenZierung aus und starten das Origin-Firing, wodurch die Replikation aktiviert wird. Eukaryotische Ursprünge zeigen oft unterschiedliche Effizienz und Replikationszeitpunkten (frühe vs. späte Replikation) und werden stark durch Chromatinzustand, Histonmarken und Genomkontext beeinflusst, statt allein durch eine dominante Sequenzidentität.

Zusammengefasst sind Replikationsursprünge spezialisierte Regionen, die Initiation und Lokalisierung der DNA-Replikation steuern und so die korrekte Kopie des Genoms sicherstellen.