Replikointiympäristöt

Replikointiympäristöt ovat biologisia tai laboratorio-olosuhteita, joissa DNA replikaatio tapahtuu. Ne tarjoavat DNA:n lisäksi tarvittavat entsyymit, kofaktorit ja sääntelymekanismit, jotka mahdollistavat tarkkuuden, nopeuden ja oikean ajoituksen replikaation aikana.

In vivo -ympäristöt vaihtelevat solutyypin mukaan. Eukaryoottisissa soluissa replikaatio tapahtuu pääasiassa tumassa S-kierroksella ja on tiukasti yhteydessä kromatiinin tilaan ja histonimuutoksiin, jotka voivat estää tai edistää replikaation etenemistä. Etenemistä säädellään lisensoitujen orsi- ja replikaatioalustojen avulla sekä replikaation luonteeltaan koordinoidulla orkestroinnilla. Prokaryooteilla replikaatio tapahtuu pääosin sytoplasmassa, yhdestä tai useammasta origosta alkaen, ja sen säätely voi poiketa morfologisesti suuremmista eukaryoottisista järjestelmistä. Myös kloroplastit ja mitokontiot ovat omia replikaatiympäristöjään, joilla on omat entsyyminsä ja säätelynsä.

Keskeisiä osia replikaatioympäristöissä ovat replikaatio-entsyymit (esimerkiksi helikaasi, primasi, DNA-polymeraasit sekä lukitus-/sileän klammin kaltaiset proteiinit), lisäksi DNA-astin ja topoisomeraasit sekä single-strand binding -proteiinit. Replikaation alustus ja lisensointi estävät moninkertaisen replikaation ja varmistavat oikean alkuperän sekä ajoituksen. Chromatiinin tilalla on merkittäviä rooleja sekä mahdollisia hidasteita etenemiselle.

In vitro -replikointiympäristöt muodostuvat soluvapaisista järjestelmistä, kuten solulysaatteista tai määritellyistä entsyymi-seoksista, joita käytetään replikaation mekanismien tutkimukseen. Näissä ympäristöissä voidaan kontrolloida lämpötilaa, ionikonsentraatioita ja entsyymien määriä, jolloin tutkijat voivat eritellä replikaation perusperiaatteita.

Replikointiympäristöjen tunteminen on keskeistä genomin stabiliteetin, kehityksen ja sairauksien, kuten syövän, ymmärtämisessä sekä laboratorio-ennusteissa uusien bioteknologisten sovellusten kehittämisessä.