Molekulaargeneetikas on DNA, RNA ja valgusünteesi protsessid kirjeldamise hõlbustamiseks jagatud kolme etappi: initsiatsioon, pikenemine ja lõpetamine. Need etapid kirjeldavad erinevate sünteesitud molekulide erinevaid mehhanisme, kuid need tähendavad alati protsessi algust, kulgu ja lõppu. Replikatsiooni lõpetamine on DNA molekulide sünteesi lõpp.
Lõpetamise bioloogiline roll
Algatamine ja lõpetamine on sünteesitud ahela kasvu alg- ja lõpppiirid, mis viiakse läbi pikenemise etapis. Protsessi lõpetamine toimub tavaliselt seal, kus edasise sünteesi bioloogiline otstarbekus lõpeb (näiteks replikoni või transkriptoni lõpu kohas). Samal ajal täidab lõpetamine kahte olulist funktsiooni:
- ei luba sünteesil minna kaugemale maatriksiahela kindlast osast;
- vabastab biosünteetilise toote.
Seega näiteks transkriptsiooniprotsessis (RNA süntees DNA matriitsi alusel) ei võimalda terminatsioon protsessil konkreetse geeni või operoni piiri ületada. ATvastasel juhul rikutakse messenger-RNA semantilist sisu. DNA sünteesi korral hoiab lõpetamine protsessi ühes replikonis.
Niisiis, lõpetamine on üks mehhanisme maatriksmolekulide erinevate osade biosünteesi eraldatuse ja korrapärasuse säilitamiseks. Lisaks võimaldab toote vabastamine viimasel täita oma ülesandeid, samuti taastatakse süsteem algsesse olekusse (ensüümikomplekside eraldumine, maatriksi ruumilise struktuuri taastamine jne).
Mis on DNA sünteesi lõpetamine
DNA süntees toimub replikatsiooni käigus, mis on rakus oleva geneetilise materjali kahekordistamise protsess. Sel juhul kerkib esialgne DNA lahti ja iga selle ahel toimib uue (tütre) mallina. Selle tulemusena moodustub ühe kaheahelalise heeliksi asemel kaks täisväärtuslikku DNA molekuli. Selle protsessi lõpp (lõpp) toimub prokarüootides ja eukarüootides erinev alt, kuna kromosoomide replikatsioonimehhanismid ja tuumavabade rakkude nukleoidid on erinevad.
Kuidas replikatsioon töötab
Replikatsioonis osaleb terve valkude kompleks. Põhifunktsiooni täidab sünteesi ensüüm DNA polümeraas, mis katalüüsib fosfodiestersidemete teket kasvuahela nukleotiidide vahel (viimased valitakse komplementaarsuse põhimõtte järgi). Töö alustamiseks vajab DNA polümeraas praimerit – praimerit, mida sünteesib DNA primaas.
Sellele sündmusele eelneb DNA lahtikerimine ja selle ahelate eraldamine,millest igaüks toimib sünteesimaatriksina. Kuna viimane saab esineda ainult 5'-otsast 3'-otsani, muutub üks ahel juhtivaks (süntees toimub edasisuunas ja pidev alt) ning teine ahel jääb maha (protsess viiakse läbi vastupidises suunas ja fragmentaarselt). Seejärel parandab fragmentide vaheline lõhe DNA ligaasiga.
Kaksikheeliksi lahtikerimise teostab DNA helikaasi ensüüm. See protsess moodustab Y-kujulise struktuuri, mida nimetatakse replikatsioonikahvliks. Saadud üheahelalisi piirkondi stabiliseerivad niinimetatud SSB valgud.
Lõpetamine on DNA sünteesi seiskumine, mis toimub kas replikatsioonikahvlite kohtumise tulemusena või siis, kui kromosoomi lõpp on saavutatud.
Lõpetamise mehhanism prokarüootides
Prokarüootides toimub replikatsiooni lõpuleviimine genoomi sobivas punktis (lõppsait) ja selle määravad kaks tegurit:
- replikatsioonikahvli koosolek;
- ter-sites.
Kahvlite kohtumine toimub siis, kui DNA molekulil on suletud ringikujuline kuju, mis on iseloomulik enamikule prokarüootidele. Pideva sünteesi tulemusena on iga ahela 3' ja 5' otsad ühendatud. Ühesuunalise replikatsiooni korral on vastepunkt sama, mis lähtekoht (OriC). Sel juhul läheb sünteesitud ahel justkui ümber rõngamolekuli, pöördudes tagasi alguspunkti ja kohtudes iseenda 5'-otsaga. Kahesuunalise replikatsiooniga (süntees toimub samaaegselt kahes suunas OriC-punktist)kahvlid ja otste ühendus toimub rõngamolekuli keskel.
Rõngaste sidestamine toimub DNA ligaasi abil. See moodustab struktuuri, mida nimetatakse katekaniks. Üheahelalise katkestuse sisseviimisel lõhub DNA güraas rõngad ja replikatsiooniprotsess on lõppenud.
Ter-saidid osalevad ka replikatsioonis. Need asuvad 100 aluspaari kaugusel kahvlite kokkupuutekohast. Need piirkonnad sisaldavad lühikest järjestust (23 aluspaari), millega seondub tus-geeni valguprodukt, mis blokeerib replikatsioonikahvli edasise edasiliikumise.
Replikatsiooni lõpetamine eukarüootses rakus
Ja viimane hetk. Eukarüootides sisaldab üks kromosoom mitut replikatsiooni alguspunkti ja lõpetamine toimub kahel juhul:
- kui vastassuundades liikuvad kahvlid põrkuvad;
- kui kromosoomi lõpp on saavutatud.
Protsessi lõpus seostuvad eraldatud DNA molekulid kromosomaalsete valkudega ja jaotuvad korrapäraselt tütarrakkude vahel.
