Izbeigšana

Izbeigšana ir DNS replikācijas pēdējā fāze. Pirms tam tiek iniciēta un pagarināta. Agrīna replikācijas pārtraukšana var izraisīt saīsinātu olbaltumvielu ekspresiju un tādējādi mutāciju.

Kāda ir izbeigšana?

Replikācijas vai reducēšanās laikā atsevišķās šūnās tiek pavairota ģenētiskās informācijas nesēja DNS. Reprodukcija notiek pēc daļēji konservatīva principa un parasti noved pie precīzas ģenētiskās informācijas dublēšanās. Replikācija tiek iedarbināta sintēzes fāzē, pirms mitozes fāzes, un tādējādi notiek pirms šūnas kodola sadalīšanās.

Replikācijas sākumā DNS dubultā virkne tiek sadalīta atsevišķās šķipsnās, uz kurām veidojas jaunas komplementāras virknes. Katru DNS virkni nosaka pretējās virknes bāzes secība. DNS replikācija notiek vairākās fāzēs. Izbeigšana ir trešais un līdz ar to pēdējais replikācijas posms. Pirms pārtraukšanas notiek iniciācija un pagarināšana.

Sinonīms termins izbeigšanas izteikšanai šajā kontekstā ir apzīmējums Izbeigšanas fāze. Izbeigšana šeit nozīmē "pārtraukt" vai "pārtraukt". Pārtraukšanas laikā jaunizveidotā mRNS virkne atdalās no faktiskās DNS. DNS polimerāzes darbs lēnām beidzas. DNS replikācijas pārtraukšanu nevajadzētu sajaukt ar RNS replikācijas pārtraukšanu.

Funkcija un uzdevums

Iniciācijas replikācijas fāzē galvenokārt notiek replikācijas regulēšana. Tiek noteikts replikācijas sākuma punkts un notiek tā sauktā gruntēšana. Pēc iniciācijas sākas polimerizācija, kuras laikā pagarināšanas fāze tiek izvadīta cauri. Fermenta DNS polimerāze atdala komplementāros DNS virzienus atsevišķās daļās un nolasa atsevišķo virkņu pamatus vienu pēc otras. Šajā fāzē notiek daļēji pārtraukta dubultošanās, kas ietver vēl vienu gruntēšanas posmu.

Tikai pēc iniciācijas un pagarināšanas izbeigšanās posms seko replikācijā. Izbeigšana atšķiras no dzīvības formas uz dzīvības formu. Tādos eikariotos kā cilvēkiem DNS ir apļveida struktūra. Tas ietver arī izbeigšanas sekvences, kas atbilst divām dažādām sekvencēm, no kurām katra ir būtiska replikācijas dakšai.

Izbeigšanu parasti neizraisa speciāli mehānismi. Tiklīdz divas replikācijas dakšas darbojas kopā vai DNS beidzas, replikācija šajā brīdī tiek automātiski pārtraukta. Replikācija tiek pārtraukta automātiskā mehānismā.

Izbeigšanas secības ir vadības elementi. Viņi nodrošina, ka replikācijas fāze kontrolētā veidā nonāk noteiktā gala punktā, neskatoties uz atšķirīgajiem replikācijas ātrumiem divās replikācijas dakšās. Visas beigu vietas atbilst olbaltumvielu Tus, "termināla, kas izmanto vielu", saistīšanas vietām. Šis proteīns bloķē replicējošo helikāzi DnaB un tādējādi pārtrauc replikāciju.

Eikariotos replicētie gredzenu pavedieni paliek savienoti viens ar otru pat pēc replikācijas. Savienojums atbilst termināļa punktam. Tikai pēc šūnu dalīšanas tos atdala dažādi procesi, un tādējādi tos var sadalīt. Savienojumam, kas paliek līdz šūnu dalīšanai, šķiet, ir nozīme kontrolētajā sadalījumā.

DNS gredzenu galīgajā atdalīšanā ir divi galvenie mehānismi. Atdalīšanā tiek iesaistīti tādi fermenti kā I un II tipa topoizomerāze. Visbeidzot, palīgproteīns atpazīst beigu kodonu izbeidzoties. Tas izraisa polipeptīda krišanu no ribosomas, jo nav pieejama t-RNS ar piemērotu antikodonu stopkodonam. Galu galā ribosoma sadalās divās apakšvienībās.

Slimības un kaites

Visi ģenētiskā materiāla dubultošanās procesi replikācijas nozīmē ir sarežģīti un prasa lielus vielu un enerģijas patēriņu šūnā. Šī iemesla dēļ var viegli rasties spontānas replikācijas kļūdas. Ja genoms mainās spontāni vai tiek ierosināts no ārpuses, mēs runājam par mutācijām.

Replikācijas kļūdu dēļ trūkst bāzes, tās var būt saistītas ar mainītām bāzēm vai nepareizas bāzu savienošanas dēļ. Turklāt atsevišķu vai vairāku nukleotīdu izdzēšana un ievietošana divās DNS daļās var izraisīt replikācijas kļūdas. Tas pats attiecas uz pirimidīna dimēriem, virkņu pārtraukumiem un DNS šķiedru šķērssavienojumu kļūdām.

Replikācijas kļūdas gadījumā ir pieejami atsevišķi remonta mehānismi. Daudzas no pieminētajām kļūdām pēc iespējas tiek labotas ar DNS polimerāzi. Replikācijas precizitāte ir salīdzinoši augsta. Kļūdu līmenis ir tikai viena kļūda uz vienu nukleotīdu, ko var attiecināt uz dažādām vadības sistēmām.

Piemēram, eikariotu šūnu kontroles mehānisms ir pazīstams kā ar muļķēm nesaistīta mRNS sabrukšana, kas var atpazīt nevēlamus apturošos kodonus mRNS iekšienē un tādējādi novērst saīsinātu olbaltumvielu atrašanu.

Priekšlaicīgas stopkodoni mRNS ir gēnu mutāciju dēļ. Tā sauktās muļķības mutācijas vai alternatīva un kļūdaina splicēšana var izraisīt saīsinātus proteīnus, kurus ietekmē funkcionālie zaudējumi. Kontroles mehānismi ne vienmēr var labot kļūdas.

Autosomāli recesīvi iedzimti traucējumi β-talasēmija izpaužas trīs dažādās formās: pirmā ir homozigotā talasēmija - nopietna slimība, ko izraisa jūsu muļķības mutācija. Heterozigotā talasēmija ir maigāka slimība, kurā muļķības mutācijas tiek konstatētas tikai vienā β-globīna gēna eksemplārā. Izmantojot muļķības mRNS sabrukšanas mehānismu, kļūdaina gēna mRNS var noārdīt tādā mērā, ka tiek izteikti tikai veselīgi gēni.

Heterozigotiskās talasēmijas un tādējādi mērenās slimības formas gadījumā muļķības mutācija ir pēdējā mRNS eksonā, tāpēc kontroles mehānismi netiek aktivizēti. Šī iemesla dēļ papildus veselīgam β-globīnam veidojas arī saīsināts β-globīns.Eritrocīti ar bojātu β-globīnu bojājas.

Vēl viens kontroles mehānisma neveiksmes piemērs ir Dušennes muskuļu distrofija, ko izraisa arī muļķības mRNS mutācija. Šajā gadījumā kontroles mehānisms noārda mRNS, bet tādējādi izraisa tā saucamā distrofīna proteīna pilnīgu zaudējumu.