replicatieenzym

Replicatieenzym is een verzamelnaam voor de enzymen die betrokken zijn bij de replicatie van DNA, het proces waarbij een cel een kopie maakt van zijn genetische materiaal voor celdeling. Deze enzymen vormen samen met andere eiwitten het replisoom en opereren bij de replicatievorken die ontstaan wanneer de dubbele helix wordt geopend.

Belangrijke groepen replicatieenzymen zijn helicase, primase, DNA-polymerasen, ligase en topoisomerasen. Helicase ontwindt het dubbele DNA door de waterstofbruggen te verbreken, waardoor een enkelstrengs-DNA ontstaat. Primase synthetiseert een korte RNA-primer die dient als startpunt voor DNA-polymerasen. DNA-polymerasen voegen nucleotiden toe aan de nieuw gevormde streng en beschikken vaak over proofreading om fouten te detecteren en te corrigeren. Topoisomerasen verlichten de torsionele spanning die tijdens de voortgang van de replisoom ontstaat, terwijl ligase nissen tussen Okazaki-fragmenten op de lagging strand sluit. SSB-eiwitten stabiliseren enkelstrengs-DNA en verhogen de efficiëntie van de replicatie.

Er bestaan verschillen tussen organismen. Bij bacteriën speelt DNA-polymerase III de hoofdrol als replicatieve polymerase, terwijl eukaryoten verschillende polymerasen gebruiken, zoals DNA-polymerasen alpha, delta en epsilon. De primers in eukaryoten worden gesynthetiseerd door het DNA-polymerase alpha-primase complex. Clamp-eiwitten zoals de beta-clamp bij bacteriën of PCNA bij eukaryoten vergroten de procesiviteit van de polymerasen.

Replicatie vindt meestal bidirectioneel en semi-conservatief plaats: twee identieke kopieën van het oorspronkelijke DNA ontstaan bij elke celdeling. Replicatieenzymen zijn essentieel voor erfelijkheid, genomische stabiliteit en celgroei, en afwijkingen in hun werking kunnen mutaties veroorzaken. Daarnaast hebben replicatieenzymen toepassingen in biotechnologie, bijvoorbeeld DNA-polymerasen in PCR en andere moleculaire technieken.