Mekanisme replikasi DNA!
Seluruh proses replikasi DNA dapat didiskusikan dalam banyak langkah. Langkah-langkah ini memerlukan penggunaan lebih dari selusin enzim dan faktor protein. Selama mode replikasi semi-konservatif pertama, pelepasan heliks ganda terjadi.
Kedua untai ini mudah dipisahkan karena ikatan hidrogen yang menahan kedua untai sangat lemah dibandingkan dengan ikatan kimia lainnya. Ketika kedua untai ini terpisah, setiap bagian dari satu untai merupakan bagian komplementer dari untai lainnya.
Dua helai induk tidak terpisah sepenuhnya, tetapi terbuka pada apa yang dikenal sebagai garpu replikasi. Akibatnya, berlawanan A, T akan pas, berlawanan C; G akan datang dan seterusnya. Karena proses ini urutan nukleotida yang tepat akan terbentuk secara otomatis.
Dengan demikian, terjadi regenerasi heliks DNA, dengan satu helai heliks asli bergabung dengan komplemen yang baru terbentuk untuk membentuk molekul DNA beruntai ganda. Jenis replikasi ini juga disebut sebagai duplikasi ritsleting. Cara replikasi DNA yang dibahas di atas kemudian diverifikasi oleh eksperimen dari berbagai jenis.
Rincian replikasi DNA dapat didiskusikan di bawah judul berikut:
- Aktivasi deoksiribonukleosida:
Empat nukleosida DNA yaitu AMP, GMP, CMP dan TMP ditemukan mengambang bebas di dalam nukleus. Mereka semua diaktifkan oleh ATP untuk membentuk trifosfatase deoksiribonukleosida yang disebut ATP, GTP, CTP dan TTP. Enzim yang diperlukan pada tahap ini adalah fosforilase dan tahap ini disebut fosforilasi.
- Pengakuan titik inisiasi:
Di tempat manakah replikasi molekul DNA harus dimulai? Dari titik tertentu, pelepasan molekul DNA dimulai. Titik spesifik ini disebut titik inisiasi. Untuk mengidentifikasi titik inisiasi pada molekul DNA diperlukan protein inisiator spesifik.
Pada virus dan prokariota seperti bakteri, mungkin hanya ada satu sumber replikasi. Pada eukariota dengan molekul DNA besar, mungkin terdapat banyak titik inisiasi (asal) replikasi yang akhirnya bergabung satu sama lain.
- Penguraian molekul DNA:
Heliks ganda DNA terlepas dan terurai menjadi untaian tunggal DNA dengan pemecahan ikatan hidrogen yang lemah. Pelepasan heliks dibantu oleh enzim helikase. Enzim yang disebut topoisomerase memotong dan bergabung kembali dengan satu untai DNA membantu pemisahan heliks DNA.
Jika dua tali yang sangat terjalin ditarik terpisah dengan menerapkan gaya, kedua untaian tali secara otomatis terjalin segera setelah penerapan gaya dihentikan. Dan jika salah satu helai tali yang terjalin dipotong, ketegangan berkurang dan dua helai gagal bersatu.
Enzim seperti topoisomerase dengan demikian meredakan ketegangan untai DNA dan dua untai heliks dipisahkan. Sebenarnya, karena penguraian replikasi DNA beruntai ganda ini, gelembung-gelembung replikasi terbentuk yang kemudian memanjang sebagai garpu replikasi berbentuk Y. Pada bakteri dan banyak fag DNA, perluasan ini bersifat dua arah.
- Pembentukan primer RNA:
RNA polimerase yang diarahkan DNA membentuk primer RNA. Relatif lebih mudah untuk menambahkan rantai kecil yang sudah ada yang disebut primer yang terbentuk dari cetakan DNA (Gbr. 6.17). Ini dicapai dengan s5mthesis dari segmen pendek primer RNA.
Ini menghasilkan ujung hidroksil 3′ pada urutan ribonukleotida, yang ditambahkan deoksiribonukleotida. Primer RNA akhirnya dihilangkan secara enzimatik meninggalkan celah pada untai deoksiribonukleotida yang baru disintesis. Kesenjangan ini harus diisi.
Pembentukan rantai DNA baru:
Enzim DNA polimerase dapat mempolimerisasi nukleotida hanya dalam arah 5′- 3′. DNA polimerase bertanggung jawab atas kondensasi deoksiribonukleotida yang diarahkan template
trifosfatase. Sintesis untai komplementer baru berlangsung dari ujung 3′ OH primer, menyebabkan ekstensi atau pertumbuhan dalam arah 5′ – 3′.
Karena dua utas DNA berada dalam arah antiparalel, kedua utas tersebut harus disintesis oleh pertumbuhan yang terjadi dalam arah yang berlawanan. Penambahan deoksiribonukleotida dilakukan oleh DNA polimerase dengan adanya ATP.
Enzim mensintesis untai baru dalam potongan kontinu dalam arah 5′ -3′ dan disebut untai terdepan. Pada untaian DNA yang lain, enzim membentuk fragmen DNA dalam potongan-potongan kecil lagi dengan arah 5′-3′ yang dimulai dari primer RNA.
Primer terbentuk dengan bantuan enzim primase. Segmen kecil disebut fragmen Okazaki. Mereka bergabung bersama untuk menghasilkan untaian putri terus menerus. Dengan bantuan DNA ligase “(bergabung).” Untai ini disebut untai lagging.
Penghapusan primer RNA:
Setelah potongan kecil fragmen Okazaki terbentuk, primer RNA dihilangkan dari ujung 5 satu satu per satu oleh aktivitas eksonuklease DNA polimerase.
Pembacaan bukti dan perbaikan DNA:
Kekhususan pasangan basa memastikan replikasi yang tepat. Entah bagaimana, ada kemungkinan bahwa basis yang salah dapat masuk pada frekuensi yang jarang terjadi yaitu satu dari 10.000. Basa yang dimasukkan secara salah ini dapat dihilangkan dengan aktivitas enzim DNA polimerase.
Bahkan basa yang salah dimasukkan ke dalam heliks DNA melalui mutasi (diloloskan oleh mekanisme pembacaan bukti DNA) dapat diidentifikasi dan dikoreksi oleh enzim perbaikan. Enzim-enzim perbaikan ini (misalnya, nuklease) memotong segmen pembelotan DNA dan memperkenalkan dan menggabungkan (dengan enzim ligase) segmen normal yang benar.
Kerusakan lain yang dapat diperbaiki adalah karena penyinaran UV. Dalam kasus seperti pirimidin seperti timin membentuk dimer timin. Pembentukan dimer semacam itu menghalangi replikasi. Cacat seperti itu dapat diperbaiki secara enzimatik dengan mengeluarkan dinukleotida TT yang rusak. Cacat kemudian diperbaiki dengan penyisipan enzimatik komplemen nukleotida yang benar.
