Prokariotska replikacija DNK je bidirekciona i započinje u centru replikacije (-{OriC}-).

Inicijacija Inicijaciju DNK replikacije posreduje -{DnaA}-, protein koji se vezuje za region centra replikacije poznat kao -{DnaA}- kutija. Kod -{E. coli}- postoji pet -{DnaA}- kutija, svaka od kojih sadrži devet visoko konzerviranih baznih parova, konsenzus sekvencu -{5' - TTATCCACA - 3'}-. Posledica vezivanja -{DnaA}- za taj region je da DNK postaje negativno supernamotana. Nakon toga, regioni -{OriC}- ispred -{DnaA}- kutija (poznati kao -{DnaB}- kutije) se otapaju. Postoje tri takva regiona, i svaki je dugačak 13 baznih parova, i bogat AT parovima (što olakšava topljenje jer je manje energije potrebno za razlaganje dve vodonične veze. Taj region ima konsensus sekvencu -{5' - GATCTNTTNTTTT - 3}-. Za rastapanje -{DnaB}- kutija je neophodan adenozin trifosfat (koji hidrolizuje -{DnaA}-). Nakon rastapanja, -{DnaA}- regrutuje heksamernu helikazu (šest -{DnaB}- proteina) na suprotne krajeve rastopljene DNK. Na tom mestu se formira replikaciona viljuška. Za regrutovanje helikaze je neohodno šest -{DnaC}- proteina, svaki od kojih se vezuje za jednu podjedinicu helikaze. Nakon formiranja tog kompleksa, dodatnih pet -{DnaA}- proteina se vezuje. -{DnaC}- se zatim odvaja, i kompleks je kompletan. Da bi se DNK replikacija nastavila potreban je jednolančani protein koji sprečava jednolančane DNK lance da formiraju sekundarnu strukturu, kao i za sprečavanje njihovog ponovnog međusobnog sparivanja. DNK giraza je potrebna da bi se umanjio stres uzrokovan formiranjem negativnih supernamotaja formiranih posredstvom -{DnaB}- helikaze. Odmotavanje DNK -{DnaB}- helikazom omogućava primazi (-{DnaG}-) polimerazi da formira prajmer na svakom DNK templetu tako da DNK sinteza može da počne.

Elongacija Nakon formiranja prajmera, DNA polimeraza III holoenzim započinje replikaciju DNK. NJen katalitički mehanizam obuhvata upotrebu dva metalna jona u aktivnom mestu. Ovaj enzim ima sposobnost razlikovanja dezoksiribonukleotida i ribonukleotida. Metalni joni su generalno divalentni katjoni koji pomažu 3' -{OH}- da inicira nukleofilni napad na alfa fosfat dezoksiribonukleotida i da orijentiše i stabilizuje negativno naelektrisani trifosfat na dezoksiribonukleotidu. Nukleofilni napad 3' -{OH}--a na alfa fosfat oslobađa pirofosfat, koji se naknadno hidrolizuje (neorganskom fosfatazom) u dva fosfata. Ova hidroliza završava sintezu DNK.

Terminacija Terminacija replikacije DNK kod Ešerihije koli se obavlja putem upotrebe terminacionih sekvenci i -{Tus}- proteina. Te sekvence omogućavaju da dve replikacione viljuške idu samo u jednom pravcu. Replikacija DNK inicijalno proizvodi dva povezana kružna DNK dupleksa, svaki od kojih se sastoji od jednog roditeljskog lanca i novoformiranog lanca. Kod Ešerihije koli topoizomeraza IV razdvaja kružne DNK duplekse.

Regulacija Regulacija replikacije DNK se ostvaruje putem nekoliko mehanizama. Faktori koji uslovljavaju mehanizam su odnos ATP-a i ADP-a, broj -{DnaA}- kutija, i hemimetilacija i sekvestracija -{OriC}--a.

Odnos ATP-a i ADP-a daje indikaciju da je ćelija dostigla specifičnu veličinu i da je spremna za deobu. Ovaj „signal“ se javlja zato što u bogatom medijumu, ćelija brzo raste i dostupna joj je suvišna DNK.

-{DnaA}- se vezuje jednako dobro za ATP i ADP, ali samo -{DnaA-ATP}- kompleks ima sposobnost iniciranja replikacije. U brzo rastućoj ćeliji, prisutno je više -{DnaA-ATP}--a nego -{DnaA-ADP}--a. Pošto su nivoi -{DnaA}--a stogo ograničeni, i 5 -{DnaA-DnaA}- dimeri su potrebni za iniciranje replikacije, odnos DnaA prema broju DnaA kutija u ćeliji je važan. Nakon završetka replikacije DNK, ovaj broj se prepolovljava, tako da se replikacija DNK ne može javiti dok se nivoi -{DnaA}- proteina ne povise.

DNK se sekvestrira proteinom koji je vezan za membranu pod imenom -{SeqA}-. Ovaj protein se vezuje za hemi-metilisane GATC DNK sekvence. Te sekvence sa četiri para baza se javljaju 11 puta u -{OriC}-. Novo sintetisana DNK ima samo svoju roditeljski lanac metilisan. DAM metiltransferaza metiliše novi DNK lanac samo ako nije vezan za -{SeqA}-. Važnost hemi-metilacije je dvostruka. Prvo, -{OriC}- postaje nedostupan za -{DnaA}-, i drugo, -{DnaA}- se bolje vezuje za potpuno metilisanu DNK nego za hemi-metilisanu DNK.

Ovi mehanizmi sprečavaju replikaciju DNK, tako da se ona javlja samo jednom u toku ćelijskog ciklusa, čime se sprečava prekomerna replikacija DNK.

Reference

Категорија:ДНК репликација