Die Okazaki-Fragmente sind DNA-Segmente, die während des DNA-Replikationsprozesses in der Kette dahinter synthetisiert werden. Sie sind nach ihren Entdeckern Reiji Okazaki und Tsuneko Okazaki benannt, die 1968 die DNA-Replikation in einem Virus untersuchten, das das Bakterium Escherichia coli infiziert.
Die DNA besteht aus zwei Strängen, die eine Doppelhelix bilden, die einer Wendeltreppe sehr ähnlich sieht. Wenn sich eine Zelle teilen will, muss sie eine Kopie ihres genetischen Materials erstellen. Dieser Prozess des Kopierens genetischer Informationen wird als DNA-Replikation bezeichnet.
Während der DNA-Replikation werden die beiden Ketten, aus denen die Doppelhelix besteht, kopiert. Der einzige Unterschied besteht in der Richtung, in der diese Ketten ausgerichtet sind. Eine der Saiten befindet sich in der 5 '→ 3' Richtung und die andere in der entgegengesetzten Richtung, in der 3 '→ 5' Richtung.
Die meisten Informationen zur DNA-Replikation stammen aus Studien mit E. coli-Bakterien und einigen ihrer Viren.
Es gibt jedoch genügend Anhaltspunkte dafür, dass viele Aspekte der DNA-Replikation sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten, einschließlich Menschen, ähnlich sind.
Okazaki-Fragmente und DNA-Replikation
Zu Beginn der DNA-Replikation wird die Doppelhelix durch ein Enzym namens Helikase getrennt. DNA-Helikase ist ein Protein, das die Wasserstoffbrückenbindungen aufbricht, die die DNA in der Doppelhelixstruktur halten, wodurch die beiden Stränge locker bleiben.
Jeder Strang in der DNA-Doppelhelix ist in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet. Eine Kette hat also die Richtung 5 '→ 3', was die natürliche Replikationsrichtung ist, und deshalb wird sie als leitender Strang bezeichnet. Die andere Kette hat die Richtung 3 '→ 5', die die umgekehrte Richtung ist und als nacheilender Strang bezeichnet wird.
DNA-Polymerase ist das Enzym, das für die Synthese neuer DNA-Stränge verantwortlich ist, wobei die beiden zuvor getrennten Stränge als Matrize verwendet werden. Dieses Enzym arbeitet nur in 5 '→ 3' Richtung. Folglich kann nur in einem der Matrizenstränge (dem Leaderstrang) die kontinuierliche Synthese eines neuen DNA-Strangs stattfinden.
Im Gegenteil, da sich der Strang in der entgegengesetzten Orientierung befindet (3 '→ 5' Richtung), wird die Synthese seiner komplementären Kette diskontinuierlich durchgeführt. Dies impliziert die Synthese dieser Segmente genetischen Materials, die als Okazaki-Fragmente bezeichnet werden.
Okazaki-Fragmente sind bei Eukaryoten kürzer als bei Prokaryoten. Die leitenden und nacheilenden Stränge replizieren sich jedoch durch kontinuierliche bzw. diskontinuierliche Mechanismen in allen Organismen.
Ausbildung
Okazaki-Fragmente werden aus einem kurzen Stück RNA hergestellt, das als Primer bezeichnet wird und von einem Enzym namens Primase synthetisiert wird. Der Primer wird auf dem verzögerten Matrizenstrang synthetisiert.
Das Enzym DNA-Polymerase fügt dem zuvor synthetisierten RNA-Primer Nukleotide hinzu und bildet so ein Okazaki-Fragment. Das RNA-Segment wird anschließend durch ein anderes Enzym entfernt und dann durch DNA ersetzt.
Schließlich werden die Okazaki-Fragmente durch die Aktivität eines Enzyms namens Ligase an den wachsenden DNA-Strang gebunden. Daher erfolgt die Synthese der Verzögerungskette aufgrund ihrer entgegengesetzten Ausrichtung diskontinuierlich.
Verweise
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