סיום

ה סיום הוא השלב האחרון בשכפול ה- DNA. קדמו לו התחלה והארכה. סיום מוקדם של השכפול יכול לגרום לביטוי של חלבונים מקוצרים ובכך מוטציה.

מה הסיום?

במהלך שכפול או צמצום שכפול, ה- DNA של נושא המידע הגנטי מוכפל בתאים בודדים. הכפילות מתרחשות על פי העיקרון השמרני למחצה ומביאות לרוב לשכפול מדויק של המידע הגנטי. שכפול מופעל בשלב הסינתזה, לפני שלב המיטוזה, וכך מתרחש לפני שגרעין התא מתחלק.

בתחילת השכפול מופרד גדיל ה- DNA הכפול לחוטים יחידים שעליהם נוצרים גדילים משלימים חדשים. כל גדיל DNA נקבע על ידי רצף הבסיס של הגדיל ההפוך. שכפול DNA מתרחש במספר שלבים. סיום הוא השלב השלישי ולכן האחרון של שכפול. קדמה לסיום התחלה והארכה.

מונח נרדף לביטוי סיום בהקשר זה הוא הייעוד שלב סיום. סיום פירושו כאן "הפלה" או "סיום". במהלך ההפסקה, גדיל ה- mRNA שזה עתה נוצר מתנתק מה- DNA הממשי. עבודתו של פולימראז DNA מתקרבת אט אט. אין לבלבל בין סיום שכפול ה- DNA לבין סיום שכפול ה- RNA.

פונקציה ומשימה

בשלב השכפול של ההתחלה, מתרחש בעיקר ויסות השכפול. נקודת המוצא של השכפול נקבעת ומתקיים מה שנקרא תחול. לאחר החניכה מתחיל הפולימור, שבמהלכו מתרחש שלב ההארכה. האנזים DNA פולימראז מפריד קווצות משלימות של ה- DNA לחלקים בודדים וקורא את הבסיסים של הגדילים הבודדים בזה אחר זה. בשלב זה מתרחשת הכפלה חצי-רציפה הכוללת שלב נוסף של תחול.

רק לאחר ההתחלה וההארכה שלב ההפסקה עובר תוך שכפול. הפיכה שונה מצורת חיים לצורת חיים. באוקריוטות כמו בני אדם, ל- DNA מבנה מעגלי. זה כולל גם רצפי סיום המתאימים לשני רצפים שונים שכל אחד מהם רלוונטי למזלג שכפול.

ההפסקה לרוב אינה מופעלת על ידי מנגנונים מיוחדים. ברגע ששני מזלגות שכפול פועלים זה בזה או שה- DNA מסתיים, ההעתקה מסתיימת אוטומטית בנקודה זו. השכפול מסתיים במנגנון אוטומטי.

רצפי סיום הם אלמנטים שליטה. הם מבטיחים כי שלב השכפול יגיע לנקודת סיום ספציפית בצורה מבוקרת למרות מהירויות ההעתקה השונות בשני מזלגות ההעתקה. כל אתרי ההפסקה תואמים את אתרי הכריכה של חלבון Tus, "החומר המנצל". חלבון זה חוסם את ה- DnaB המשוכפל של המסוק ובכך מפסיק את השכפול.

באוקריוטות, גדילי הטבעת המשוכפלים נשארים מחוברים זה לזה גם לאחר השכפול. החיבור תואם את נקודת המסוף. רק לאחר חלוקת תאים הם מופרדים על ידי תהליכים שונים וכך ניתן לחלק אותם. נראה שהקשר שנשאר עד אחרי חלוקת התא ממלא תפקיד בהתפלגות המבוקרת.

ישנם שני מנגנונים עיקריים הממלאים תפקיד בהפרדה הסופית של טבעות ה- DNA. אנזימים כמו סוג I וטופואיזומראז מסוג II מעורבים בהפרדה. לבסוף, חלבון עזר מכיר בקודון העצירה במהלך סיומו. זה גורם לנפילת הפוליפפטיד מהריבוזום, מכיוון שאין זמין ב- RNA עם אנטיקודון מתאים לקודון העצירה. בסופו של דבר, הריבוזום מתפרק לשתי יחידות משנה שלו.

מחלות ומחלות

כל התהליכים להכפלת החומר הגנטי במובן של שכפול מורכבים ודורשים הוצאה גבוהה של חומרים ואנרגיה בתא. מסיבה זו, עלולות להופיע בקלות שגיאות שכפול ספונטניות. אם החומר הגנטי משתנה באופן ספונטני או הנגרם מבחוץ, אנו מדברים על מוטציות.

שגיאות שכפול עלולות להוביל לבסיסים חסרים, להיות קשורים לבסיסים שהשתנו או להיות כתוצאה משיתוף בסיס שגוי. בנוסף, מחיקה והכנסת נוקליאוטידים בודדים או מרובים בשני גדילי ה- DNA יכולים להוביל לשגיאות שכפול. הדבר נכון גם לגבי דימרים של פירמידין, שבירות גדילים ושגיאות קישור בין גדילי ה- DNA.

קיימים מנגנוני תיקון נפרדים במקרה של שגיאת שכפול. רבות מהטעויות שהוזכרו מתוקנות ככל האפשר על ידי פולימראז DNA. דיוק השכפול גבוה יחסית. שיעור השגיאות הוא רק שגיאה אחת לכל נוקלאוטיד, אותה ניתן לייחס למערכות בקרה שונות.

לדוגמא, מנגנון בקרה של תאים אוקראוטיים ידוע בשם ריקבון mRNA בתיווך שטויות, שיכול לזהות קודונים עצור בלתי רצויים בתוך ה- mRNA וכך למנוע חלבונים מקוצרים למצוא ביטוי.

קודונים עצורים מוקדמים ב mRNA נובעים ממוטציות גנים. מה שמכונה מוטציות שטויות או שחבור חלופי ופגום יכולים לגרום לחלבונים מקוצרים המושפעים מאובדן תפקודי. מנגנוני הבקרה לא תמיד יכולים לתקן את השגיאות.

ההפרעה התורשתית האוטוסומלית הרססיבית ß- תלסמיה מגיעה בשלוש צורות שונות: הראשונה היא תלסמיה הומוזיגוזית, מצב רציני שאפשר לייחס למוטציה השטויות שלך. תלסמיה הטרוזיגוזית היא מחלה קלה יותר בה מוטציות השטויות נמצאות רק בעותק יחיד של הגן ה- β- גלובין. באמצעות המנגנון של דעיכה mRNA בתיווך שטויות, ניתן להשפיל את ה- mRNA של הגן הפגום עד כדי כך שרק גנים בריאים באים לידי ביטוי.

בתלסמיה הטרוזיגוזית ובכך בצורה המתונה של המחלה, מוטציה השטויות נמצאת באקסון ה- mRNA האחרון, כך שמנגנוני הבקרה לא מופעלים. מסיבה זו, בנוסף ל- ß- גלובין בריא, נוצר גם β- גלובין מקוצר.Erythrocytes עם פגום β- גלובין נעלמים.

דוגמא נוספת לכישלון מנגנון הבקרה היא ניוון שרירים של דושן, שנובע גם ממוטציה שטויות ב- mRNA. במקרה זה, מנגנון הבקרה מפרק את ה- mRNA, אך גורם לאובדן מוחלט של חלבון הדיסטרופין שנקרא.