[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/dna-replikation-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/dna-replikation-wikipedia\/","headline":"DNA-Replikation \u2013 Wikipedia","name":"DNA-Replikation \u2013 Wikipedia","description":"before-content-x4 Biologischer Prozess DNA-Replikation: Die Doppelhelix wird auf- und abgewickelt, dann dient jeder abgetrennte Strang (t\u00fcrkis) als Matrize f\u00fcr die","datePublished":"2021-10-28","dateModified":"2021-10-28","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/7\/70\/DNA_replication_split.svg\/200px-DNA_replication_split.svg.png","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/7\/70\/DNA_replication_split.svg\/200px-DNA_replication_split.svg.png","height":"403","width":"200"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/dna-replikation-wikipedia\/","wordCount":16501,"articleBody":"     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});before-content-x4Biologischer Prozess  DNA-Replikation: Die Doppelhelix wird auf- und abgewickelt, dann dient jeder abgetrennte Strang (t\u00fcrkis) als Matrize f\u00fcr die Replikation eines neuen Partnerstrangs (gr\u00fcn).  Nukleotide (Basen) werden aufeinander abgestimmt, um die neuen Partnerstr\u00e4nge zu zwei neuen Doppelhelices zu synthetisieren.  In der Molekularbiologie, DNA Replikation ist der biologische Prozess der Herstellung zweier identischer DNA-Replikate aus einem urspr\u00fcnglichen DNA-Molek\u00fcl.[1]  Die DNA-Replikation findet in allen lebenden Organismen statt und ist der wichtigste Teil der biologischen Vererbung.  Dies ist wichtig f\u00fcr die Zellteilung w\u00e4hrend des Wachstums und der Reparatur von gesch\u00e4digtem Gewebe und stellt gleichzeitig sicher, dass jede der neuen Zellen ihre eigene Kopie der DNA erh\u00e4lt.[2]  Die Zelle besitzt die charakteristische Eigenschaft der Teilung, die die Replikation der DNA unabdingbar macht.DNA besteht aus einer Doppelhelix zweier komplement\u00e4rer Str\u00e4nge.  Die Doppelhelix beschreibt das Erscheinungsbild einer doppelstr\u00e4ngigen DNA, die also aus zwei linearen Str\u00e4ngen besteht, die gegeneinander verlaufen und sich zu einer Form verdrillen.[3]  W\u00e4hrend der Replikation werden diese Str\u00e4nge getrennt.  Jeder Strang des urspr\u00fcnglichen DNA-Molek\u00fcls dient dann als Matrize f\u00fcr die Herstellung seines Gegenst\u00fccks, ein Prozess, der als semikonservative Replikation bezeichnet wird.  Als Ergebnis der semikonservativen Replikation wird die neue Helix aus einem urspr\u00fcnglichen DNA-Strang sowie einem neu synthetisierten Strang bestehen.[4]  Zellul\u00e4re Korrekturlese- und Fehlerpr\u00fcfungsmechanismen sorgen f\u00fcr eine nahezu perfekte Wiedergabetreue der DNA-Replikation.[5][6]  In einer Zelle beginnt die DNA-Replikation an bestimmten Stellen oder Replikationsurspr\u00fcngen im Genom[7]  die das genetische Material eines Organismus enth\u00e4lt.[8]  Das Abwickeln der DNA am Ursprung und die Synthese neuer Str\u00e4nge, die von einem Enzym namens Helikase aufgenommen werden, f\u00fchrt dazu, dass Replikationsgabeln bidirektional vom Ursprung aus wachsen.  Eine Reihe von Proteinen ist mit der Replikationsgabel verbunden, um bei der Initiierung und Fortsetzung der DNA-Synthese zu helfen.  Am prominentesten synthetisiert die DNA-Polymerase die neuen Str\u00e4nge, indem sie Nukleotide hinzuf\u00fcgt, die jeden (Matrizen-)Strang komplementieren.  Die DNA-Replikation findet w\u00e4hrend des S-Stadiums der Interphase statt.DNA-Replikation (DNA-Amplifikation) kann auch durchgef\u00fchrt werden in vitro (k\u00fcnstlich au\u00dferhalb einer Zelle).  Aus Zellen isolierte DNA-Polymerasen und k\u00fcnstliche DNA-Primer k\u00f6nnen verwendet werden, um die DNA-Synthese an bekannten Sequenzen in einem DNA-Matrizenmolek\u00fcl zu starten.  Beispiele hierf\u00fcr sind die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die Ligase-Kettenreaktion (LCR) und die transkriptionsvermittelte Amplifikation (TMA).  Im M\u00e4rz 2021 berichteten Forscher \u00fcber Hinweise darauf, dass eine vorl\u00e4ufige Form der Transfer-RNA, eine notwendige Komponente der Translation, der biologischen Synthese neuer Proteine \u200b\u200bgem\u00e4\u00df dem genetischen Code, in der sehr fr\u00fchen Entwicklung des Lebens selbst ein Replikatormolek\u00fcl gewesen sein k\u00f6nnte. oder Abiogenese.[9][10]Table of ContentsDNA-Struktur[edit]DNA-Polymerase[edit]Replikationsprozess[edit]Einleitung[edit]Pr\u00e4-Replikationskomplex[edit]Pr\u00e4initiationskomplex[edit]Verl\u00e4ngerung[edit]Replikationsgabel[edit]Leitstrang[edit]Nachlaufender Strang[edit]Dynamik an der Replikationsgabel[edit]DNA-Replikationsproteine[edit]Replikationsmaschinen[edit]Beendigung[edit]Verordnung[edit]Eukaryoten[edit]Replikationsfokus[edit]Bakterien[edit]Probleme mit der DNA-Replikation[edit]Polymerase Kettenreaktion[edit]Siehe auch[edit]Verweise[edit]DNA-Struktur[edit]DNA existiert als doppelstr\u00e4ngige Struktur, wobei beide Str\u00e4nge zusammengerollt sind, um die charakteristische Doppelhelix zu bilden.  Jeder DNA-Einzelstrang ist eine Kette von vier Nukleotidtypen.  Nukleotide in DNA enthalten einen Desoxyribose-Zucker, ein Phosphat und eine Nukleobase.  Die vier Nukleotidtypen entsprechen den vier Nukleobasen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, die \u00fcblicherweise als A, C, G und T abgek\u00fcrzt werden. Adenin und Guanin sind Purinbasen, w\u00e4hrend Cytosin und Thymin Pyrimidine sind.  Diese Nukleotide bilden Phosphodiesterbindungen, wodurch das Phosphat-Desoxyribose-R\u00fcckgrat der DNA-Doppelhelix gebildet wird, wobei die Nukleobasen nach innen (dh zum Gegenstrang) zeigen.  Nukleobasen werden zwischen Str\u00e4ngen durch Wasserstoffbr\u00fccken gepaart, um Basenpaare zu bilden.  Adenin paart sich mit Thymin (zwei Wasserstoffbr\u00fccken) und Guanin paart mit Cytosin (drei Wasserstoffbr\u00fccken).  DNA-Str\u00e4nge haben eine Direktionalit\u00e4t, und die verschiedenen Enden eines Einzelstrangs werden als “3′ (drei-primes) Ende” und “5′ (f\u00fcnf-gestrichenes) Ende” bezeichnet.  Wenn die Basensequenz eines DNA-Einzelstrangs angegeben ist, ist das linke Ende der Sequenz das 5′-Ende, w\u00e4hrend das rechte Ende der Sequenz das 3′-Ende ist.  Die Str\u00e4nge der Doppelhelix sind antiparallel, wobei einer von 5\u2032 bis 3\u2032 und der gegen\u00fcberliegende Strang von 3\u2032 bis 5\u2032 verl\u00e4uft.  Diese Begriffe beziehen sich auf das Kohlenstoffatom in Desoxyribose, an das sich das n\u00e4chste Phosphat in der Kette anlagert.  Direktionalit\u00e4t hat Konsequenzen bei der DNA-Synthese, da DNA-Polymerase DNA nur in eine Richtung synthetisieren kann, indem sie Nukleotide an das 3′-Ende eines DNA-Strangs anf\u00fcgt.Die Paarung komplement\u00e4rer Basen in der DNA (durch Wasserstoffbr\u00fcckenbindung) bedeutet, dass die in jedem Strang enthaltenen Informationen redundant sind.  Phosphodiester-(Intra-Strang-)Bindungen sind st\u00e4rker als Wasserstoff-(Zwischen-Strang-)Bindungen.  Die eigentliche Aufgabe der Phosphodiester-Bindungen besteht darin, in DNA-Polymeren den 5′-Kohlenstoff eines Nukleotids mit dem 3′-Kohlenstoff eines anderen Nukleotids zu verbinden, w\u00e4hrend die Wasserstoffbr\u00fccken die DNA-Doppelhelices entlang der Helixachse stabilisieren, aber nicht in Richtung der Achse 1 .[11]  Dadurch k\u00f6nnen die Str\u00e4nge voneinander getrennt werden.  Die Nukleotide an einem Einzelstrang k\u00f6nnen daher verwendet werden, um Nukleotide an einem neu synthetisierten Partnerstrang zu rekonstruieren.[12]DNA-Polymerase[edit]  DNA-Polymerasen f\u00fcgen Nukleotide an das 3′-Ende eines DNA-Strangs an.[13]  Wenn versehentlich eine Fehlpaarung eingebaut wird, wird die Polymerase an einer weiteren Verl\u00e4ngerung gehemmt.  Das Korrekturlesen entfernt das fehlgepaarte Nukleotid und die Verl\u00e4ngerung wird fortgesetzt.DNA-Polymerasen sind eine Familie von Enzymen, die alle Formen der DNA-Replikation durchf\u00fchren.[14]    DNA-Polymerasen k\u00f6nnen im Allgemeinen keine Synthese neuer Str\u00e4nge initiieren, sondern k\u00f6nnen nur einen bestehenden DNA- oder RNA-Strang, der mit einem Matrizenstrang gepaart ist, verl\u00e4ngern.  Um mit der Synthese zu beginnen, muss ein kurzes RNA-Fragment, ein sogenannter Primer, erzeugt und mit dem DNA-Matrizenstrang gepaart werden.DNA-Polymerase f\u00fcgt einen neuen DNA-Strang hinzu, indem sie das 3′-Ende einer bestehenden Nukleotidkette verl\u00e4ngert, indem neue Nukleotide hinzugef\u00fcgt werden, die nacheinander \u00fcber die Bildung von Phosphodiester-Bindungen an den Matrizenstrang angepasst sind.  Die Energie f\u00fcr diesen Prozess der DNA-Polymerisation stammt aus der Hydrolyse der hochenergetischen Phosphatbindungen (Phosphoanhydrid) zwischen den drei Phosphaten, die an jede nicht eingebaute Base gebunden sind.  Freie Basen mit ihren angeh\u00e4ngten Phosphatgruppen werden Nukleotide genannt;  insbesondere werden Basen mit drei gebundenen Phosphatgruppen als Nukleosidtriphosphate bezeichnet.  Beim Anf\u00fcgen eines Nukleotids an einen wachsenden DNA-Strang wird die Bildung einer Phosphodiesterbindung zwischen dem proximalen Phosphat des Nukleotids an die wachsende Kette von der Hydrolyse einer hochenergetischen Phosphatbindung unter Freisetzung der beiden distalen Phosphate als Pyrophosphat begleitet .  Die enzymatische Hydrolyse des resultierenden Pyrophosphats zu anorganischem Phosphat verbraucht eine zweite energiereiche Phosphatbindung und macht die Reaktion effektiv irreversibel.[Note 1]Im Allgemeinen sind DNA-Polymerasen sehr genau, mit einer intrinsischen Fehlerrate von weniger als einem Fehler pro 107 Nukleotide hinzugef\u00fcgt.[15]    Dar\u00fcber hinaus haben einige DNA-Polymerasen auch die F\u00e4higkeit zum Korrekturlesen;  sie k\u00f6nnen Nukleotide vom Ende eines wachsenden Strangs entfernen, um fehlgepaarte Basen zu korrigieren.  Schlie\u00dflich \u00fcberwachen Fehlpaarungsreparaturmechanismen nach der Replikation die DNA auf Fehler und sind in der Lage, Fehlpaarungen in dem neu synthetisierten DNA-Strang von der urspr\u00fcnglichen Strangsequenz zu unterscheiden.  Zusammen erm\u00f6glichen diese drei Unterscheidungsschritte eine Replikationstreue von weniger als einem Fehler pro 109 Nukleotide hinzugef\u00fcgt.[15]Die DNA-Replikationsrate in einer lebenden Zelle wurde zuerst als die Rate der Phagen-T4-DNA-Verl\u00e4ngerung in Phagen-infizierten gemessen E coli.[16]  W\u00e4hrend des exponentiellen DNA-Anstiegs bei 37 \u00b0C betrug die Rate 749 Nukleotide pro Sekunde.  Die Mutationsrate pro Basenpaar pro Replikation w\u00e4hrend der Phagen-T4-DNA-Synthese betr\u00e4gt 1,7 pro 108.[17]Replikationsprozess[edit]  \u00dcbersicht \u00fcber die Schritte der DNA-Replikation  Die DNA-Replikation l\u00e4uft wie alle biologischen Polymerisationsprozesse in drei enzymatisch katalysierten und koordinierten Schritten ab: Initiation, Elongation und Termination.Einleitung[edit]  Rolle von Initiatoren f\u00fcr die Initiation der DNA-Replikation.  Bildung eines Pr\u00e4-Replikationskomplexes.Damit sich eine Zelle teilen kann, muss sie zun\u00e4chst ihre DNA replizieren.[18]  Die DNA-Replikation ist ein Alles-oder-nichts-Prozess;  Sobald die Replikation beginnt, wird sie abgeschlossen.  Sobald die Replikation abgeschlossen ist, tritt sie im selben Zellzyklus nicht erneut auf.  Dies wird durch die Aufteilung der Initiation des Pr\u00e4-Replikationskomplexes erm\u00f6glicht.Pr\u00e4-Replikationskomplex[edit]In der sp\u00e4ten Mitose- und fr\u00fchen G1-Phase assembliert ein gro\u00dfer Komplex von Initiatorproteinen an bestimmten Punkten in der DNA, die als “Urspr\u00fcnge” bekannt sind, zum Pr\u00e4-Replikationskomplex.[7]    In E coli das prim\u00e4re Initiatorprotein ist DNAA;  in Hefe ist dies der Ursprungserkennungskomplex.[19]    Sequenzen, die von Initiatorproteinen verwendet werden, neigen dazu, “AT-reich” zu sein (reich an Adenin- und Thyminbasen), da AT-Basenpaare zwei Wasserstoffbr\u00fcckenbindungen haben (anstelle der drei, die in einem CG-Paar gebildet werden) und daher leichter zu trennen sind.[20]    In Eukaryoten katalysiert der Ursprungserkennungskomplex den Zusammenbau von Initiatorproteinen in den Pr\u00e4replikationskomplex.  Cdc6 und Cdt1 assoziieren dann mit dem gebundenen Ursprungserkennungskomplex am Ursprung, um einen gr\u00f6\u00dferen Komplex zu bilden, der notwendig ist, um den Mcm-Komplex auf die DNA zu laden.  Der Mcm-Komplex ist die Helikase, die die DNA-Helix an den Replikationsstartpunkten und Replikationsgabeln in Eukaryoten entwirrt.  Der Mcm-Komplex wird in der sp\u00e4ten G1-Phase rekrutiert und durch den ORC-Cdc6-Cdt1-Komplex \u00fcber ATP-abh\u00e4ngiges Protein-Remodeling auf die DNA geladen.  Das Laden des Mcm-Komplexes auf die Ursprungs-DNA markiert den Abschluss der Komplexbildung vor der Replikation.[21]Wenn die Umweltbedingungen in der sp\u00e4ten G1-Phase stimmen, werden die G1- und G1\/S-Cyclin-Cdk-Komplexe aktiviert, die die Expression von Genen stimulieren, die Komponenten der DNA-Synthesemaschinerie kodieren.  Die G1\/S-Cdk-Aktivierung f\u00f6rdert auch die Expression und Aktivierung von S-Cdk-Komplexen, die je nach Spezies und Zelltyp eine Rolle bei der Aktivierung von Replikationsstartpunkten spielen k\u00f6nnen.  Die Kontrolle dieser Cdks variiert je nach Zelltyp und Entwicklungsstadium.  Diese Regulation wird am besten in knospenden Hefen verstanden, wo die S-Cycline Clb5 und Clb6 haupts\u00e4chlich f\u00fcr die DNA-Replikation verantwortlich sind.[22]  Clb5,6-Cdk1-Komplexe l\u00f6sen direkt die Aktivierung von Replikationsstartpunkten aus und werden daher w\u00e4hrend der gesamten S-Phase ben\u00f6tigt, um jeden Startpunkt direkt zu aktivieren.[21]In \u00e4hnlicher Weise wird Cdc7 auch durch die S-Phase ben\u00f6tigt, um Replikationsstartpunkte zu aktivieren.  Cdc7 ist w\u00e4hrend des gesamten Zellzyklus nicht aktiv und seine Aktivierung wird streng zeitlich gesteuert, um eine vorzeitige Initiation der DNA-Replikation zu vermeiden.  Im sp\u00e4ten G1 steigt die Cdc7-Aktivit\u00e4t abrupt als Folge der Assoziation mit der regulatorischen Untereinheit Dbf4 an, die Cdc7 direkt bindet und dessen Proteinkinase-Aktivit\u00e4t f\u00f6rdert.  Es wurde festgestellt, dass Cdc7 ein geschwindigkeitsbegrenzender Regulator der Ursprungsaktivit\u00e4t ist.  Zusammen wirken die G1\/S-Cdks und\/oder S-Cdks und Cdc7 zusammen, um die Replikationsurspr\u00fcnge direkt zu aktivieren, was zur Initiation der DNA-Synthese f\u00fchrt.[21]Pr\u00e4initiationskomplex[edit]In der fr\u00fchen S-Phase f\u00fchrt die Aktivierung von S-Cdk und Cdc7 zum Zusammenbau des Pr\u00e4initiationskomplexes, eines massiven Proteinkomplexes, der am Ursprung gebildet wird.  Die Bildung des Pr\u00e4initiationskomplexes verdr\u00e4ngt Cdc6 und Cdt1 aus dem Ursprungsreplikationskomplex, inaktiviert und zerlegt den Pr\u00e4replikationskomplex.  Das Laden des Pr\u00e4initiationskomplexes auf den Ursprung aktiviert die Mcm-Helikase, wodurch die DNA-Helix abgewickelt wird.  Der Pr\u00e4initiationskomplex l\u00e4dt auch \u03b1-Primase und andere DNA-Polymerasen auf die DNA.[21]Nachdem die \u03b1-Primase die ersten Primer synthetisiert hat, interagieren die Primer-Template-Verbindungen mit dem Clamp Loader, der die Gleitklemme auf die DNA l\u00e4dt, um die DNA-Synthese zu beginnen.  Die Komponenten des Pr\u00e4initiationskomplexes bleiben mit Replikationsgabeln verbunden, wenn sie sich vom Ursprung entfernen.[21]Verl\u00e4ngerung[edit]DNA-Polymerase hat 5\u2032\u20133\u2032-Aktivit\u00e4t.  Alle bekannten DNA-Replikationssysteme ben\u00f6tigen eine freie 3\u2032-Hydroxylgruppe, bevor die Synthese eingeleitet werden kann (Anmerkung: Das DNA-Templat wird in 3\u2032 bis 5\u2032-Richtung gelesen, w\u00e4hrend ein neuer Strang in 5\u2032 bis 3\u2032-Richtung synthetisiert wird \u2013 dies ist oft verwirrt).  Vier verschiedene Mechanismen f\u00fcr die DNA-Synthese sind bekannt:Alle zellul\u00e4ren Lebensformen und viele DNA-Viren, Phagen und Plasmide verwenden eine Primase, um einen kurzen RNA-Primer mit einer freien 3′-OH-Gruppe zu synthetisieren, der anschlie\u00dfend durch eine DNA-Polymerase verl\u00e4ngert wird.Die Retroelemente (einschlie\u00dflich Retroviren) verwenden eine Transfer-RNA, die die DNA-Replikation anregt, indem sie ein freies 3′-OH bereitstellt, das zur Elongation durch die reverse Transkriptase verwendet wird.Bei den Adenoviren und der 29-Familie von Bakteriophagen wird die 3\u2032-OH-Gruppe von der Seitenkette einer Aminos\u00e4ure des genomgebundenen Proteins (dem terminalen Protein) bereitgestellt, an das Nukleotide durch die DNA-Polymerase angef\u00fcgt werden, um einen neuen Strang zu bilden.Bei den einzelstr\u00e4ngigen DNA-Viren \u2013 einer Gruppe, die Circoviren, Geminiviren, Parvoviren und anderen umfasst \u2013 und auch bei den vielen Phagen und Plasmiden, die den Rolling Circle Replication (RCR)-Mechanismus verwenden, erzeugt die RCR-Endonuklease eine Kerbe im Genomstrang (einzelstr\u00e4ngige Viren) oder einer der DNA-Str\u00e4nge (Plasmide).  Das 5′-Ende des geknickten Strangs wird auf einen Tyrosinrest an der Nuklease \u00fcbertragen und die freie 3′-OH-Gruppe wird dann von der DNA-Polymerase verwendet, um den neuen Strang zu synthetisieren.Der erste ist der bekannteste dieser Mechanismen und wird von den zellul\u00e4ren Organismen genutzt.  Bei diesem Mechanismus f\u00fcgt Primase, sobald die beiden Str\u00e4nge getrennt sind, RNA-Primer zu den Matrizenstr\u00e4ngen hinzu.  Der f\u00fchrende Strang erh\u00e4lt einen RNA-Primer, w\u00e4hrend der nachlaufende Strang mehrere erh\u00e4lt.  Der f\u00fchrende Strang wird kontinuierlich von dem Primer durch eine DNA-Polymerase mit hoher Prozessivit\u00e4t verl\u00e4ngert, w\u00e4hrend der nachlaufende Strang von jedem Primer diskontinuierlich verl\u00e4ngert wird, wodurch Okazaki-Fragmente gebildet werden.  RNase entfernt die Primer-RNA-Fragmente, und eine DNA-Polymerase mit geringer Prozessivit\u00e4t, die sich von der replikativen Polymerase unterscheidet, tritt ein, um die L\u00fccken zu f\u00fcllen.  Wenn dies abgeschlossen ist, k\u00f6nnen eine einzelne Kerbe auf dem f\u00fchrenden Strang und mehrere Kerben auf dem nacheilenden Strang gefunden werden.  Ligase arbeitet daran, diese Kerben auszuf\u00fcllen und so das neu replizierte DNA-Molek\u00fcl zu vervollst\u00e4ndigen.Die dabei verwendete Primase unterscheidet sich deutlich zwischen Bakterien und Archaeen\/Eukaryoten.  Bakterien verwenden eine Primase, die zur DnaG-Protein-Superfamilie geh\u00f6rt, die eine katalytische Dom\u00e4ne des TOPRIM-Faltungstyps enth\u00e4lt.[23]  Die TOPRIM-Faltung enth\u00e4lt einen \u03b1\/\u03b2-Kern mit vier konservierten Str\u00e4ngen in einer Rossmann-\u00e4hnlichen Topologie.  Diese Struktur findet sich auch in den katalytischen Dom\u00e4nen von Topoisomerase Ia, Topoisomerase II, den Nukleasen der OLD-Familie und DNA-Reparaturproteinen, die mit dem RecR-Protein verwandt sind.Die von Archaeen und Eukaryoten verwendete Primase enth\u00e4lt dagegen eine stark abgeleitete Version des RNA-Erkennungsmotivs (RRM).  Diese Primase ist strukturell vielen viralen RNA-abh\u00e4ngigen RNA-Polymerasen, reversen Transkriptasen, zyklische Nukleotid-erzeugenden Cyclasen und DNA-Polymerasen der A\/B\/Y-Familien \u00e4hnlich, die an der DNA-Replikation und -Reparatur beteiligt sind.  Bei der eukaryontischen Replikation bildet die Primase mit Pol \u03b1 einen Komplex.[24]Mehrere DNA-Polymerasen \u00fcbernehmen unterschiedliche Rollen im DNA-Replikationsprozess.  In E coli, DNA Pol III ist das Polymerase-Enzym, das haupts\u00e4chlich f\u00fcr die DNA-Replikation verantwortlich ist.  Es assembliert an der Replikationsgabel zu einem Replikationskomplex, der eine extrem hohe Prozessivit\u00e4t aufweist und w\u00e4hrend des gesamten Replikationszyklus intakt bleibt.  Im Gegensatz dazu ist DNA Pol I das Enzym, das f\u00fcr den Ersatz von RNA-Primern durch DNA verantwortlich ist.  DNA Pol I hat zus\u00e4tzlich zu seiner Polymeraseaktivit\u00e4t eine 5′- bis 3′-Exonuklease-Aktivit\u00e4t und verwendet seine Exonuklease-Aktivit\u00e4t, um die RNA-Primer davor abzubauen, w\u00e4hrend es den dahinter liegenden DNA-Strang in einem als Nick-Translation bezeichneten Prozess verl\u00e4ngert.  Pol I ist viel weniger prozessiv als Pol III, da seine Hauptfunktion bei der DNA-Replikation darin besteht, viele kurze DNA-Regionen zu erzeugen, anstatt einige sehr lange Regionen.In Eukaryoten hilft das Enzym Pol \u03b1 mit geringer Prozessivit\u00e4t, die Replikation zu initiieren, da es mit Primase einen Komplex bildet.[25]    In Eukaryoten wird angenommen, dass die f\u00fchrende Strangsynthese von Pol durchgef\u00fchrt wird;  Diese Ansicht wurde jedoch k\u00fcrzlich in Frage gestellt, was auf eine Rolle von Pol \u03b4 hindeutet.[26]    Primerentfernung ist abgeschlossen Pol \u03b4[27]  w\u00e4hrend die Reparatur der DNA w\u00e4hrend der Replikation durch Pol abgeschlossen wird.W\u00e4hrend die DNA-Synthese fortschreitet, wickeln sich die urspr\u00fcnglichen DNA-Str\u00e4nge auf jeder Seite der Blase weiter ab und bilden eine Replikationsgabel mit zwei Zinken.  Bei Bakterien, die auf ihrem kreisf\u00f6rmigen Chromosom einen einzigen Replikationsursprung haben, erzeugt dieser Prozess eine “Theta-Struktur” (\u00e4hnlich dem griechischen Buchstaben Theta: \u03b8).  Im Gegensatz dazu haben Eukaryoten l\u00e4ngere lineare Chromosomen und initiieren die Replikation an mehreren Urspr\u00fcngen innerhalb dieser.[28]Replikationsgabel[edit]  Schema der Replikationsgabel.a: Templat, b: Leitstrang, c: Nachlaufstrang, d: Replikationsgabel, e: Primer, f: Okazaki-Fragmente  An der DNA-Replikationsgabel sind viele Enzyme beteiligt.Die Replikationsgabel ist eine Struktur, die sich w\u00e4hrend der DNA-Replikation innerhalb der langen helikalen DNA bildet.  Es wird von Helikasen erzeugt, die die Wasserstoffbr\u00fccken aufbrechen, die die beiden DNA-Str\u00e4nge in der Helix zusammenhalten.  Die resultierende Struktur hat zwei sich verzweigende “Zapfen”, von denen jede aus einem einzelnen DNA-Strang besteht.  Diese beiden Str\u00e4nge dienen als Matrize f\u00fcr die f\u00fchrenden und nacheilenden Str\u00e4nge, die erzeugt werden, wenn die DNA-Polymerase komplement\u00e4re Nukleotide an die Matrizen anpasst;  die Matrizen k\u00f6nnen richtigerweise als die Matrize des f\u00fchrenden Strangs und die Matrize des nacheilenden Strangs bezeichnet werden.DNA wird von der DNA-Polymerase in 3′- bis 5′-Richtung gelesen, was bedeutet, dass der neue Strang in 5′- bis 3′-Richtung synthetisiert wird. Da die Matrizen des f\u00fchrenden und des nacheilenden Strangs an der Replikationsgabel in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind, besteht ein Hauptproblem darin, wie die Synthese neuer DNA des nacheilenden Strangs erreicht werden kann, deren Syntheserichtung der Richtung der wachsenden Replikationsgabel entgegengesetzt ist.Leitstrang[edit]Der f\u00fchrende Strang ist der Strang der neuen DNA, der in der gleichen Richtung wie die wachsende Replikationsgabel synthetisiert wird.  Diese Art der DNA-Replikation ist kontinuierlich.Nachlaufender Strang[edit]Der nachlaufende Strang ist der Strang neuer DNA, dessen Syntheserichtung der Richtung der wachsenden Replikationsgabel entgegengesetzt ist.  Aufgrund seiner Orientierung ist die Replikation des nacheilenden Strangs komplizierter als die des f\u00fchrenden Strangs.  Als Folge davon ist zu sehen, dass die DNA-Polymerase auf diesem Strang dem anderen Strang “hinterherhinkt”.Der nacheilende Strang wird in kurzen, getrennten Segmenten synthetisiert.  Auf dem nacheilenden Strand Vorlage, “liest” eine Primase die Matrizen-DNA und initiiert die Synthese eines kurzen komplement\u00e4ren RNA-Primers.  Eine DNA-Polymerase verl\u00e4ngert die geprimten Segmente und bildet Okazaki-Fragmente.  Die RNA-Primer werden dann entfernt und durch DNA ersetzt, und die DNA-Fragmente werden durch DNA-Ligase zusammengef\u00fcgt.Dynamik an der Replikationsgabel[edit]  Die zusammengesetzte menschliche DNA-Klemme, ein Trimer des Proteins PCNA.In allen F\u00e4llen besteht die Helikase aus sechs Polypeptiden, die sich nur um einen Strang der zu replizierenden DNA wickeln.  Die beiden Polymerasen sind an das Helikaseheximer gebunden.  Bei Eukaryoten wickelt sich die Helikase um den f\u00fchrenden Strang und bei Prokaryoten um den nacheilenden Strang.[29]Da die Helikase die DNA an der Replikationsgabel abwickelt, wird die vorausliegende DNA gezwungen, sich zu drehen.  Dieser Prozess f\u00fchrt zu einer Ansammlung von Wendungen in der DNA vor Ihnen.[30]        Dieser Aufbau bildet einen Torsionswiderstand, der schlie\u00dflich den Fortschritt der Replikationsgabel stoppen w\u00fcrde.  Topoisomerasen sind Enzyme, die die DNA-Str\u00e4nge vor\u00fcbergehend brechen und die Spannung abbauen, die durch das Abwickeln der beiden Str\u00e4nge der DNA-Helix entsteht;  Topoisomerasen (einschlie\u00dflich DNA-Gyrase) erreichen dies, indem sie der DNA-Helix negative Supercoils hinzuf\u00fcgen.[31]Nackte einzelstr\u00e4ngige DNA neigt dazu, sich in sich selbst zur\u00fcckzufalten und Sekund\u00e4rstrukturen zu bilden;  diese Strukturen k\u00f6nnen die Bewegung der DNA-Polymerase st\u00f6ren.  Um dies zu verhindern, binden einzelstr\u00e4ngige Bindungsproteine \u200b\u200ban die DNA, bis ein zweiter Strang synthetisiert ist, wodurch die Bildung einer Sekund\u00e4rstruktur verhindert wird.[32]Doppelstr\u00e4ngige DNA ist um Histone gewickelt, die eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Genexpression spielen, daher muss die replizierte DNA an denselben Stellen wie die urspr\u00fcngliche DNA um Histone gewickelt werden.  Um dies zu gew\u00e4hrleisten, zerlegen Histon-Chaperone das Chromatin vor der Replikation und ersetzen die Histone an der richtigen Stelle.  Einige Schritte in diesem Zusammenbau sind etwas spekulativ.[33]Klammerproteine \u200b\u200bbilden eine gleitende Klammer um die DNA, die der DNA-Polymerase hilft, den Kontakt mit ihrer Matrize aufrechtzuerhalten, wodurch die Prozessivit\u00e4t unterst\u00fctzt wird.  Durch die Innenseite der Klemme kann DNA hindurchgef\u00e4delt werden.  Sobald die Polymerase das Ende der Matrize erreicht oder doppelstr\u00e4ngige DNA erkennt, durchl\u00e4uft die Gleitklemme eine Konformations\u00e4nderung, die die DNA-Polymerase freisetzt.  Clamp-ladende Proteine \u200b\u200bwerden verwendet, um die Clamp anf\u00e4nglich zu laden und die Verbindung zwischen Template und RNA-Primern zu erkennen.[6]:274-5DNA-Replikationsproteine[edit]An der Replikationsgabel f\u00fcgen sich viele Replikationsenzyme auf der DNA zu einer komplexen molekularen Maschine zusammen, die als Replisom bezeichnet wird.  Im Folgenden finden Sie eine Liste der wichtigsten DNA-Replikationsenzyme, die am Replisom beteiligt sind:[34]EnzymFunktion bei der DNA-ReplikationDNA-HelikaseAuch als helix-destabilisierendes Enzym bekannt.  Helicase trennt die beiden DNA-Str\u00e4nge an der Replikationsgabel hinter der Topoisomerase.DNA-PolymeraseDas Enzym, das w\u00e4hrend der DNA-Replikation f\u00fcr die Katalyse der Addition von Nukleotidsubstraten an die DNA in der Richtung von 5′ nach 3′ verantwortlich ist.  F\u00fchrt auch Korrekturlesen und Fehlerkorrekturen durch.  Es gibt viele verschiedene Arten von DNA-Polymerase, von denen jede unterschiedliche Funktionen in verschiedenen Zelltypen erf\u00fcllt.DNA-KlemmeEin Protein, das verhindert, dass sich verl\u00e4ngernde DNA-Polymerasen vom DNA-Elternstrang dissoziieren.Einzelstrang-DNA-bindendes ProteinBinden Sie an ssDNA und verhindern Sie, dass die DNA-Doppelhelix erneut anlagert, nachdem die DNA-Helikase sie abgewickelt hat, wodurch die Strangtrennung aufrechterhalten und die Synthese des neuen Strangs erleichtert wird.TopoisomeraseEntspannt die DNA von ihrer supergewundenen Natur.DNA-GyraseEntlastet das Abwickeln durch DNA-Helikase;  Dies ist eine spezielle Art von TopoisomeraseDNA-LigaseRe-annealt die halbkonservativen Str\u00e4nge und verbindet Okazaki-Fragmente des nacheilenden Strangs.PrimasBietet einen Ausgangspunkt f\u00fcr RNA (oder DNA) f\u00fcr die DNA-Polymerase, um mit der Synthese des neuen DNA-Strangs zu beginnen.TelomeraseVerl\u00e4ngert telomere DNA durch Hinzuf\u00fcgen repetitiver Nukleotidsequenzen an den Enden von eukaryotische Chromosomen.  Dadurch k\u00f6nnen Keimzellen und Stammzellen die Hayflick-Grenze der Zellteilung umgehen.[35]Replikationsmaschinen[edit]  E. coli-Replisom.  Bemerkenswerterweise bildet die DNA auf dem nacheilenden Strang eine Schleife.  Die genaue Struktur des Replisoms ist nicht gut verstanden.Replikationsmaschinen bestehen aus Faktoren, die an der DNA-Replikation beteiligt sind und auf Template-ssDNAs erscheinen.  Replikationsmaschinen umfassen Primosotoren sind Replikationsenzyme;  DNA-Polymerase, DNA-Helikasen, DNA-Klemmen und DNA-Topoisomerasen und Replikationsproteine;  zB einzelstr\u00e4ngige DNA-bindende Proteine \u200b\u200b(SSB).  In den Replikationsmaschinen koordinieren sich diese Komponenten.  Bei den meisten Bakterien befinden sich alle an der DNA-Replikation beteiligten Faktoren auf Replikationsgabeln und die Komplexe bleiben w\u00e4hrend der DNA-Replikation auf den Gabeln.  Diese Replikationsmaschinen hei\u00dfen Antworten oder DNA-Replicase-Systeme.  Diese Begriffe sind Oberbegriffe f\u00fcr Proteine, die sich auf Replikationsgabeln befinden.  In eukaryontischen und einigen Bakterienzellen werden die Replisomen nicht gebildet.Da sich Replikationsmaschinen nicht relativ zu Template-DNAs wie Fabriken bewegen, werden sie als a . bezeichnet Replikationsfabrik.[36]  In einer alternativen Figur \u00e4hneln DNA-Fabriken Projektoren und DNAs sind wie Kinofilme, die st\u00e4ndig in die Projektoren laufen.  Im Replikationsfabrikmodell laufen die Helikasen entlang der DNAs ineinander, nachdem sowohl DNA-Helikasen f\u00fcr f\u00fchrende Str\u00e4nge als auch f\u00fcr nachlaufende Str\u00e4nge auf die Template-DNAs geladen wurden.  Die Helikasen bleiben f\u00fcr den Rest des Replikationsprozesses assoziiert.  Peter Meisteret al.  beobachteten direkt Replikationsstellen in knospenden Hefen, indem sie gr\u00fcn fluoreszierende Protein (GFP)-markierte DNA-Polymerasen &agr;  Sie entdeckten die DNA-Replikation von Paaren der markierten Loci, die symmetrisch von einem Replikationsstartpunkt beabstandet waren, und stellten fest, dass der Abstand zwischen den Paaren mit der Zeit deutlich abnahm.[37]  Dieser Befund legt nahe, dass der Mechanismus der DNA-Replikation mit DNA-Fabriken zusammenh\u00e4ngt.  Das hei\u00dft, Paare von Replikationsfabriken werden auf Replikationsurspr\u00fcnge und die miteinander verbundenen Fabriken geladen.  Au\u00dferdem wandern Matrizen-DNAs in die Fabriken, was die Extrusion der Matrizen-ssDNAs und neue DNAs mit sich bringt.  Meisters Entdeckung ist der erste direkte Beweis f\u00fcr das Replikationsfabrikmodell.  Nachfolgende Forschungen haben gezeigt, dass DNA-Helikasen in vielen eukaryontischen Zellen Dimere bilden und bakterielle Replikationsmaschinen w\u00e4hrend der DNA-Synthese an einer einzigen intranuklearen Stelle verbleiben.[36]Die Replikationsfabriken f\u00fchren die Entflechtung von Schwesterchromatiden durch.  Die Entflechtung ist essentiell f\u00fcr die Verteilung der Chromatiden in Tochterzellen nach der DNA-Replikation.  Denn Schwesterchromatiden halten sich nach der DNA-Replikation aneinander fest Koh\u00e4sin Ringe gibt es die einzige Chance f\u00fcr die Entflechtung bei der DNA-Replikation.  Die Fixierung von Replikationsmaschinen als Replikationsfabriken kann die Erfolgsrate der DNA-Replikation verbessern.  Wenn sich Replikationsgabeln in den Chromosomen frei bewegen, wird die Verkettung der Kerne erschwert und behindert die mitotische Segregation.[37]Beendigung[edit]Eukaryoten initiieren die DNA-Replikation an mehreren Punkten im Chromosom, so dass sich Replikationsgabeln an vielen Punkten im Chromosom treffen und enden.  Da Eukaryoten lineare Chromosomen haben, kann die DNA-Replikation nicht das \u00e4u\u00dferste Ende der Chromosomen erreichen.  Aufgrund dieses Problems geht DNA in jedem Replikationszyklus ab dem Ende des Chromosoms verloren.  Telomere sind Regionen repetitiver DNA in der N\u00e4he der Enden und tragen dazu bei, den Verlust von Genen aufgrund dieser Verk\u00fcrzung zu verhindern.  Die Verk\u00fcrzung der Telomere ist ein normaler Vorgang in K\u00f6rperzellen.  Dadurch werden die Telomere des Tochter-DNA-Chromosoms verk\u00fcrzt.  Dadurch k\u00f6nnen sich Zellen nur eine bestimmte Anzahl von Malen teilen, bevor der DNA-Verlust eine weitere Teilung verhindert.  (Dies ist als Hayflick-Limit bekannt.) Innerhalb der Keimzelllinie, die die DNA an die n\u00e4chste Generation weitergibt, verl\u00e4ngert die Telomerase die repetitiven Sequenzen der Telomerregion, um einen Abbau zu verhindern.  Telomerase kann in K\u00f6rperzellen f\u00e4lschlicherweise aktiv werden, was manchmal zur Bildung von Krebs f\u00fchrt.  Eine erh\u00f6hte Telomeraseaktivit\u00e4t ist eines der Kennzeichen von Krebs.Die Terminierung erfordert, dass der Fortschritt der DNA-Replikationsgabel gestoppt oder blockiert werden muss.  Termination an einem spezifischen Locus, wenn sie auftritt, beinhaltet die Wechselwirkung zwischen zwei Komponenten: (1) einer Terminationsstellensequenz in der DNA und (2) einem Protein, das an diese Sequenz bindet, um die DNA-Replikation physikalisch zu stoppen.  Bei verschiedenen Bakterienarten wird dies als DNA-Replikationsterminus-Bindungsprotein oder Ter-Protein bezeichnet.Da Bakterien kreisf\u00f6rmige Chromosomen haben, tritt die Beendigung der Replikation auf, wenn die beiden Replikationsgabeln am gegen\u00fcberliegenden Ende des Elternchromosoms aufeinandertreffen. E coli reguliert diesen Prozess durch die Verwendung von Terminationssequenzen, die, wenn sie vom Tus-Protein gebunden werden, nur eine Richtung der Replikationsgabel passieren lassen.  Als Ergebnis sind die Replikationsgabeln darauf beschr\u00e4nkt, sich immer innerhalb der Terminationsregion des Chromosoms zu treffen.[38]Verordnung[edit]  Der Zellzyklus eukaryontischer Zellen.Eukaryoten[edit]Bei Eukaryoten wird die DNA-Replikation im Rahmen des Zellzyklus gesteuert.  W\u00e4hrend die Zelle w\u00e4chst und sich teilt, durchl\u00e4uft sie Stadien im Zellzyklus;  Die DNA-Replikation findet w\u00e4hrend der S-Phase (Synthesephase) statt.  Der Fortschritt der eukaryontischen Zelle durch den Zyklus wird durch Zellzyklus-Checkpoints kontrolliert.  Das Fortschreiten durch Checkpoints wird durch komplexe Interaktionen zwischen verschiedenen Proteinen, einschlie\u00dflich Cyclinen und cyclinabh\u00e4ngigen Kinasen, kontrolliert.[39]  Im Gegensatz zu Bakterien repliziert eukaryotische DNA in den Grenzen des Zellkerns.[40]Der G1\/S-Checkpoint (oder Restriktions-Checkpoint) regelt, ob eukaryotische Zellen in den Prozess der DNA-Replikation und anschlie\u00dfenden Teilung eintreten.  Zellen, die diesen Kontrollpunkt nicht passieren, bleiben im G0-Stadium und replizieren ihre DNA nicht.Nach dem Passieren des G1\/S-Checkpoints darf die DNA in jedem Zellzyklus nur einmal repliziert werden.  Wenn sich der Mcm-Komplex vom Ursprung entfernt, wird der Pr\u00e4replikationskomplex abgebaut.  Da ein neuer Mcm-Komplex nicht an einem Ursprung geladen werden kann, bis die Pr\u00e4-Replikations-Untereinheiten reaktiviert sind, kann ein Replikationsursprung nicht zweimal im gleichen Zellzyklus verwendet werden.[21]Die Aktivierung von S-Cdks in der fr\u00fchen S-Phase f\u00f6rdert die Zerst\u00f6rung oder Hemmung einzelner Komponenten des Pr\u00e4-Replikationskomplexes, wodurch ein sofortiger Wiederzusammenbau verhindert wird.  S- und M-Cdks blockieren auch nach Abschluss der S-Phase weiterhin den Zusammenbau des Pr\u00e4-Replikationskomplexes, wodurch sichergestellt wird, dass der Zusammenbau nicht erneut stattfinden kann, bis die gesamte Cdk-Aktivit\u00e4t in der sp\u00e4ten Mitose reduziert ist.[21]In knospenden Hefen wird die Hemmung des Zusammenbaus durch Cdk-abh\u00e4ngige Phosphorylierung von Komponenten des Pr\u00e4-Replikationskomplexes verursacht.  Zu Beginn der S-Phase bewirkt die Phosphorylierung von Cdc6 durch Cdk1 die Bindung von Cdc6 an die SCF-Ubiquitin-Proteinligase, die eine proteolytische Zerst\u00f6rung von Cdc6 verursacht.  Die Cdk-abh\u00e4ngige Phosphorylierung von Mcm-Proteinen f\u00f6rdert ihren Export aus dem Zellkern zusammen mit Cdt1 w\u00e4hrend der S-Phase und verhindert so das Laden neuer Mcm-Komplexe am Ursprung w\u00e4hrend eines einzelnen Zellzyklus.  Die Cdk-Phosphorylierung des Ursprungs-Replikationskomplexes hemmt auch den Zusammenbau des Pr\u00e4-Replikationskomplexes.  Das individuelle Vorliegen eines dieser drei Mechanismen reicht aus, um den Zusammenbau des Pr\u00e4replikationskomplexes zu hemmen.  Mutationen aller drei Proteine \u200b\u200bin derselben Zelle l\u00f6sen jedoch eine Neuinitiierung an vielen Replikationsurspr\u00fcngen innerhalb eines Zellzyklus aus.[21][41]In tierischen Zellen ist das Protein Geminin ein wichtiger Inhibitor des Zusammenbaus des Pr\u00e4-Replikationskomplexes.  Geminin bindet Cdt1, verhindert seine Bindung an den Ursprungserkennungskomplex.  In G1 werden die Geminin-Spiegel durch die APC niedrig gehalten, die Geminin ubiquitiniert, um es gezielt abzubauen.  Wenn Geminin zerst\u00f6rt wird, wird Cdt1 freigesetzt, wodurch es beim Zusammenbau des Pr\u00e4-Replikationskomplexes funktionieren kann.  Am Ende von G1 wird die APC inaktiviert, wodurch Geminin akkumulieren und Cdt1 binden kann.[21]Die Replikation von Chloroplasten- und Mitochondriengenomen erfolgt unabh\u00e4ngig vom Zellzyklus durch den Prozess der D-Loop-Replikation.Replikationsfokus[edit]In Wirbeltierzellen konzentrieren sich Replikationsstellen an Positionen, die als bezeichnet werden Replikationsfokus.[37]  Replikationsstellen k\u00f6nnen durch Immunf\u00e4rbung von Tochterstr\u00e4ngen und Replikationsenzymen und \u00dcberwachung von GFP-markierten Replikationsfaktoren nachgewiesen werden.  Durch diese Verfahren wird festgestellt, dass Replikationsherde unterschiedlicher Gr\u00f6\u00dfe und Position in der S-Phase der Zellteilung auftreten und ihre Anzahl pro Kern viel kleiner ist als die Anzahl der genomischen Replikationsgabeln.P. Heunet al.,[37](2001) verfolgten GFP-markierte Replikationsherde in knospenden Hefezellen und zeigten, dass sich die Replikationsurspr\u00fcnge in der G1- und S-Phase st\u00e4ndig bewegen und die Dynamik in der S-Phase signifikant abnahm.[37]  Traditionell wurden Replikationsstellen auf der r\u00e4umlichen Struktur von Chromosomen durch Kernmatrix oder Lamins fixiert.  Die Ergebnisse von Heun widerlegten die traditionellen Konzepte, knospende Hefen haben keine Lamins und unterst\u00fctzen, dass sich Replikationsurspr\u00fcnge selbst zusammensetzen und Replikationsherde bilden.Durch r\u00e4umlich und zeitlich kontrolliertes Brennen von Replikationsstartpunkten wird die Bildung von Replikationsherden reguliert.  DA Jackson et al. (1998) zeigten, dass benachbarte Urspr\u00fcnge gleichzeitig in S\u00e4ugerzellen feuern.[37]  Die r\u00e4umliche Gegen\u00fcberstellung von Replikationsstellen bringt Clusterbildung von Replikationsgabeln.  Das Clustering macht Rettung von blockierten Replikationsgabeln und beg\u00fcnstigt den normalen Verlauf der Replikationsgabeln.  Der Fortschritt von Replikationsgabeln wird durch viele Faktoren gehemmt;  Kollision mit Proteinen oder mit Komplexen, die stark an DNA binden, Mangel an dNTPs, Nicks an Template-DNAs und so weiter.  Wenn Replikationsgabeln stehen bleiben und die verbleibenden Sequenzen von den blockierten Gabeln nicht repliziert werden, haben die Tochterstr\u00e4nge nick erhaltene nicht replizierte Stellen.  Die nicht replizierten Stellen am Strang eines Elternteils halten den anderen Strang zusammen, aber keine Tochterstr\u00e4nge.  Daher k\u00f6nnen sich die resultierenden Schwesterchromatiden nicht voneinander trennen und sich nicht in 2 Tochterzellen teilen.  Wenn benachbarte Urspr\u00fcnge feuern und eine Abzweigung von einem Ursprung angehalten wird, greift die Abzweigung von einem anderen Ursprung auf eine entgegengesetzte Richtung der blockierten Abzweigung zu und dupliziert die nicht replizierten Sites.  Als anderer Mechanismus der Rettung gibt es die Anwendung von ruhende Replikationsurspr\u00fcnge dass \u00fcbersch\u00fcssige Urspr\u00fcnge bei der normalen DNA-Replikation nicht feuern.Bakterien[edit]  Dam methyliert Adenin von GATC-Stellen nach der Replikation.Die meisten Bakterien durchlaufen keinen genau definierten Zellzyklus, sondern kopieren ihre DNA kontinuierlich;  w\u00e4hrend des schnellen Wachstums kann dies zum gleichzeitigen Auftreten mehrerer Replikationsrunden f\u00fchren.[42]    In E coli, den am besten charakterisierten Bakterien, wird die DNA-Replikation durch mehrere Mechanismen reguliert, darunter: die Hemimethylierung und Sequestrierung der Ursprungssequenz, das Verh\u00e4ltnis von Adenosintriphosphat (ATP) zu Adenosindiphosphat (ADP) und die Protein-DnaA-Spiegel.  All diese steuern die Bindung von Initiatorproteinen an die Ursprungssequenzen.Weil E coli methyliert GATC-DNA-Sequenzen, f\u00fchrt die DNA-Synthese zu hemimethylierten Sequenzen.  Diese hemimethylierte DNA wird vom Protein SeqA erkannt, das die Ursprungssequenz bindet und maskiert;  au\u00dferdem bindet DnaA (ben\u00f6tigt f\u00fcr den Start der Replikation) weniger gut an hemimethylierte DNA.  Als Ergebnis werden neu replizierte Urspr\u00fcnge daran gehindert, sofort eine weitere Runde der DNA-Replikation einzuleiten.[43]ATP baut sich auf, wenn sich die Zelle in einem reichen Medium befindet und l\u00f6st die DNA-Replikation aus, sobald die Zelle eine bestimmte Gr\u00f6\u00dfe erreicht hat.  ATP konkurriert mit ADP um die Bindung an DnaA, und der DnaA-ATP-Komplex ist in der Lage, die Replikation zu initiieren.  Eine bestimmte Anzahl von DnaA-Proteinen wird auch f\u00fcr die DNA-Replikation ben\u00f6tigt \u2013 jedes Mal, wenn der Ursprung kopiert wird, verdoppelt sich die Anzahl der Bindungsstellen f\u00fcr DnaA, was die Synthese von mehr DnaA erfordert, um eine weitere Replikation zu erm\u00f6glichen.Bei schnell wachsenden Bakterien, wie z E coli, dauert die Chromosomenreplikation l\u00e4nger als die Zellteilung.  Die Bakterien l\u00f6sen dies, indem sie eine neue Replikationsrunde einleiten, bevor die vorherige beendet wurde.[44]  Die neue Replikationsrunde bildet das Chromosom der Zelle, die zwei Generationen nach der sich teilenden Zelle geboren wird.  Dieser Mechanismus erzeugt \u00fcberlappende Replikationszyklen.Probleme mit der DNA-Replikation[edit]Diese Abteilung braucht Erweiterung.  Sie k\u00f6nnen helfen, indem Sie es erg\u00e4nzen.  (Mai 2020)  Replikationsgabel startet durch homologe Rekombination nach Replikationsstress neu  Epigenetische Folgen von Nukleosomen-Reassemblierungsdefekten an blockierten ReplikationsgabelnEs gibt viele Ereignisse, die zu Replikationsstress beitragen, darunter:[45]Polymerase Kettenreaktion[edit]Forscher replizieren h\u00e4ufig DNA in vitro unter Verwendung der Polymerase-Kettenreaktion (PCR).  Die PCR verwendet ein Primerpaar, um eine Zielregion in der Template-DNA zu \u00fcberspannen, und polymerisiert dann Partnerstr\u00e4nge in jede Richtung von diesen Primern unter Verwendung einer thermostabilen DNA-Polymerase.  Die Wiederholung dieses Prozesses \u00fcber mehrere Zyklen amplifiziert die Ziel-DNA-Region.  Zu Beginn jedes Zyklus wird die Mischung aus Matrize und Primern erhitzt, wodurch das neu synthetisierte Molek\u00fcl und die Matrize getrennt werden.  Dann, wenn die Mischung abk\u00fchlt, werden beide zu Matrizen f\u00fcr das Annealing neuer Primer, und die Polymerase erstreckt sich von diesen.  Infolgedessen verdoppelt sich die Anzahl der Kopien der Zielregion jede Runde und steigt exponentiell an.[46]Siehe auch[edit]^ Die Energetik dieses Prozesses kann auch helfen, die Richtung der Synthese zu erkl\u00e4ren \u2013 w\u00fcrde die DNA in 3\u2032- bis 5\u2032-Richtung synthetisiert, w\u00fcrde die Energie f\u00fcr den Prozess eher vom 5\u2032-Ende des wachsenden Strangs als von freien Nukleotiden kommen.  Das Problem ist, dass wenn die hochenergetischen Triphosphate auf dem wachsenden Strang und nicht auf den freien Nukleotiden w\u00e4ren, ein Korrekturlesen durch Entfernen eines nicht \u00fcbereinstimmenden terminalen Nukleotids problematisch w\u00e4re: Sobald ein Nukleotid hinzugef\u00fcgt wird, geht das Triphosphat verloren und ein einzelnes Phosphat bleibt an das R\u00fcckgrat zwischen dem neuen Nukleotid und dem Rest des Strangs.  Wenn das hinzugef\u00fcgte Nukleotid fehlgepaart w\u00e4re, w\u00fcrde die Entfernung zu einem DNA-Strang f\u00fchren, der durch ein Monophosphat am Ende des “wachsenden Strangs” anstelle eines hochenergetischen Triphosphats endet.  Der Strang w\u00fcrde also stecken bleiben und nicht mehr wachsen k\u00f6nnen.  Tats\u00e4chlich stammen die bei jedem Schritt hydrolysierten hochenergetischen Triphosphate von den freien Nukleotiden, nicht vom polymerisierten Strang, so dass dieses Problem nicht besteht.Verweise[edit]^ “DNA-Replikation | Warum m\u00fcssen wir die DNA-Replikation studieren?”. Leben der Mikroben.  2020-05-25.  Abgerufen 2020-05-29.^ “GENETIK \/ DNA REPLIKATION (BASIC) – Pathwayz”. www.pathwayz.org.  Abgerufen 2020-12-10.^ “Doppelhelix | Lernen Sie Wissenschaft bei Scitable”. www.natur.com.  Abgerufen 2020-12-10.^ Bete LA. “Semi-konservative DNA-Replikation; Meselson und Stahl”.^ Eine unvollst\u00e4ndige DNA-Replikation f\u00fchrt zu Mutationen. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Clarke ND (2002). “Kapitel 27: DNA-Replikation, Rekombination und Reparatur”. Biochemie.  WH Freeman und Company.  ISBN 0-7167-3051-0.  Archiviert von das Original am 26.03.2020.  Abgerufen 2019-08-09.^ ein B H. Lodish, A. Berk, SL Zipursky et al.  (2000). “DNA-Replikation, Reparatur und Rekombination”. Molekulare Zellbiologie (4. Aufl.).  WH Freeman.  ISBN 0-7167-3136-3.^ ein B Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Clarke ND (2002). “Kapitel 27, Abschnitt 4: DNA-Replikation beider Str\u00e4nge schreitet schnell von bestimmten Startstellen fort”. Biochemie.  WH Freeman und Company.  ISBN 0-7167-3051-0.  Archiviert von das Original am 26.03.2020.  Abgerufen 2019-08-09.^ “Was ist ein Genom?”. dein Genom.  Abgerufen 2020-12-10.^ K\u00fchnlein, Alexandra;  Lanzmich, Simon A.;  Brun, Dieter (2. M\u00e4rz 2021). “tRNA-Sequenzen k\u00f6nnen sich zu einem Replikator zusammenf\u00fcgen”. eLife.  mach:10.7554\/eLife.63431.  Abgerufen 3. April 2021.^ Maximilian, Ludwig (3. April 2021). \u201eDas Huhn-und-Ei-Problem l\u00f6sen \u2013 \u201eEin Schritt n\u00e4her an der Rekonstruktion des Ursprungs des Lebens““. SciTechT\u00e4glich.  Abgerufen 3. April 2021.^ “DNA Funktion & Struktur (mit Diagramm) (Artikel)”. Khan Akademie.  Abgerufen 2020-12-10.^ Alberts B. et al.  (2002). Molekularbiologie der Zelle (4. Aufl.).  Girlande Wissenschaft.  S. 238\u2013240.  ISBN 0-8153-3218-1.^ Allison LA (2007). Grundlegende Molekularbiologie.  Blackwell-Publishing.  P.  112. ISBN 978-1-4051-0379-4.^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, Clarke ND (2002). Biochemie.  WH Freeman und Company.  ISBN 0-7167-3051-0. Kapitel 27, Abschnitt 2: DNA-Polymerasen ben\u00f6tigen ein Templat und einen Primer^ ein B McCulloch SD, Kunkel TA (Januar 2008). “Die Genauigkeit der DNA-Synthese durch eukaryotische Replikations- und Transl\u00e4sionssynthese-Polymerasen”. Zellforschung. 18 (1): 148\u201361.  mach:10.1038\/cr.2008.4.  PMC 3639319.  PMID 18166979.^ McCarthy D, Minner C, Bernstein H, Bernstein C (Oktober 1976).  \u201eDNA-Elongationsraten und Wachstumspunktverteilungen von Wildtyp-Phagen T4 und einer DNA-Verz\u00f6gerungs-Amber-Mutante\u201c. Zeitschrift f\u00fcr Molekularbiologie. 106 (4): 963\u201381.  mach:10.1016\/0022-2836(76)90346-6.  PMID 789903.^ Drake Zeuge Jehovas (1970) Die molekulare Basis der Mutation. Holden-Tag, San Francisco ISBN 0816224501  ISBN 978-0816224500^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Molekularbiologie der Zelle.  Girlande Wissenschaft.  ISBN 0-8153-3218-1. Kapitel 5: DNA-Replikationsmechanismen^ Weigel C, Schmidt A, R\u00fcckert B, Lurz R, Messer W (November 1997). “DnaA-Proteinbindung an einzelne DnaA-Boxen im Escherichia coli-Replikationsursprung, oriC”. Das EMBO-Journal. 16 (21): 6574\u201383.  mach:10.1093\/emboj\/16.21.6574.  PMC 1170261.  PMID 9351837.^ Lodish H, Berk A, Zipursky LS, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (2000). Molekulare Zellbiologie.  WH Freeman und Company.  ISBN 0-7167-3136-3.12.1.  Allgemeine Merkmale der chromosomalen Replikation: Drei gemeinsame Merkmale der Replikationsurspr\u00fcnge^ ein B C D e F g h ich Morgan DO (2007). Der Zellzyklus: Prinzipien der Kontrolle.  London: Neue Wissenschaftspresse.  S. 64\u201375.  ISBN 978-0-19-920610-0.  OCLC 70173205.^ Donaldson AD, Raghuraman MK, Friedman KL, Cross FR, Brewer BJ, Fangman WL (August 1998). “CLB5-abh\u00e4ngige Aktivierung von sp\u00e4ten Replikationsurspr\u00fcngen in S. cerevisiae”. Molekulare Zelle. 2 (2): 173\u201382.  mach:10.1016\/s1097-2765(00)80127-6.  PMID 9734354.^ Aravind L, Leipe DD, Koonin EV (September 1998). \u201eToprim \u2013 eine konservierte katalytische Dom\u00e4ne in Topoisomerasen vom Typ IA und II, Primasen vom DnaG-Typ, Nukleasen der OLD-Familie und RecR-Proteinen\u201c. Nukleins\u00e4ureforschung. 26 (18): 4205\u201313.  mach:10.1093\/nar\/26.18.4205.  PMC 147817.  PMID 9722641.^ Frick DN, Richardson CC (Juli 2001).  \u201eDNA-Primas\u201c. Jahresr\u00fcckblick Biochemie. 70: 39\u201380.  mach:10.1146\/annurev.biochem.70.1.39.  PMID 11395402.  S2CID 33197061.^ Barry ER, Bell SD (Dezember 2006). “DNA-Replikation in den Archaeen”. Mikrobiologie und Molekularbiologie Bewertungen. 70 (4): 876\u201387.  mach:10.1128\/MMBR.00029-06.  PMC 1698513.  PMID 17158702.^ Stillman B (Juli 2015). “\u00dcberdenken von DNA-Polymerasen an der Replikationsgabel in Eukaryoten”. Molekulare Zelle. 59 (2): 139\u201341.  mach:10.1016\/j.molcel.2015.07.004.  PMC 4636199.  PMID 26186286.^ Rossi ML (Februar 2009). Unterscheidung der Wege der Primerentfernung w\u00e4hrend der Reifung des eukaryotischen Okazaki-Fragments (Doktorarbeit).  Fakult\u00e4t f\u00fcr Medizin und Zahnmedizin, University of Rochester.  hdl:1802\/6537.^ Huberman JA, Riggs AD (M\u00e4rz 1968).  \u201e\u00dcber den Mechanismus der DNA-Replikation in S\u00e4ugetierchromosomen\u201c. Zeitschrift f\u00fcr Molekularbiologie. 32 (2): 327\u201341.  mach:10.1016\/0022-2836(68)90013-2.  PMID 5689363.^ Y. Gao, Y. Cui, T. Fox, S. Lin, H. Wang, N. de Val et al.  (Februar 2019). “Strukturen und Funktionsprinzipien des Replisoms”. Wissenschaft. 363 (6429): 835. doi:10.1126\/science.aav7003.  PMC 6681829.  PMID 30679383.^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Molekularbiologie der Zelle.  Girlande Wissenschaft.  ISBN 0-8153-3218-1. DNA-Replikationsmechanismen: DNA-Topoisomerasen verhindern das Verheddern der DNA w\u00e4hrend der Replikation^ Reece RJ, Maxwell A (26. September 2008).  \u201eDNA-Gyrase: Struktur und Funktion\u201c. Kritische Reviews in Biochemie und Molekularbiologie. 26 (3\u20134): 335\u201375.  mach:10.3109\/10409239109114072.  PMID 1657531.^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Molekularbiologie der Zelle.  Girlande Wissenschaft.  ISBN 0-8153-3218-1. DNA-Replikationsmechanismen: Spezielle Proteine \u200b\u200bhelfen, die DNA-Doppelhelix vor der Replikationsgabel zu \u00f6ffnen^ L\u00f6segeld M, Dennehey B, Tyler JK (22. Januar 2010). “Histone w\u00e4hrend der DNA-Replikation und -Reparatur begleiten”. Zelle. 140 (2): 183-195.  mach:10.1016\/j.cell.2010.01.004.  PMC 3433953.  PMID 20141833.^ Griffiths AJ, Wessler SR, Lewontin RC, Carroll SB (2008). Einf\u00fchrung in die genetische Analyse.  WH Freeman und Company.  ISBN 978-0-7167-6887-6.[Chapter 7: DNA: Structure and Replication. pg 283\u2013290]^ “Wird das Hayflick-Limit uns davon abhalten, ewig zu leben?”. Wie Dinge funktionieren.  2009-05-11.  Abgerufen 20. Januar 2015.^ ein B James D. Watsonet al.  (2008), “Molekularbiologie des Gens”, Pearson Education: 237^ ein B C D e F Peter Meister, Angela Taddei1, Susan M. Gasser (Juni 2006), “In und aus der Replikationsfabrik”, Zelle 125 (7): 1233\u20131235^ Brown TA (2002). Genome.  BIOS Scientific Publishers.  ISBN 1-85996-228-9.13.2.3.  Beendigung der Replikation^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Molekularbiologie der Zelle.  Girlande Wissenschaft.  ISBN 0-8153-3218-1. Intrazellul\u00e4re Kontrolle von Zellzyklusereignissen: S-Phase-Cyclin-Cdk-Komplexe (S-Cdks) initiieren die DNA-Replikation einmal pro Zyklus^ Brown TA (2002). “13”. Genome (2. Aufl.).  Oxford: Wiley-Liss.^ Nguyen VQ, Co C, Li JJ (Juni 2001).  \u201eCyclin-abh\u00e4ngige Kinasen verhindern die DNA-Replikation durch mehrere Mechanismen\u201c. Natur. 411 (6841): 1068\u201373.  Bibcode:2001Natur.411.1068N.  mach:10.1038\/35082600.  PMID 11429609.  S2CID 4393812.^ Tobiason DM, Seifert HS (Juni 2006). “Der obligate Humanpathogen Neisseria gonorrhoeae ist polyploid”. PLOS Biologie. 4 (6): e185.  mach:10.1371\/journal.pbio.0040185.  PMC 1470461.  PMID 16719561.^ Slater S, Wold S, Lu M, Boye E, Skarstad K, Kleckner N (September 1995). “E. coli SeqA-Protein bindet oriC in zwei verschiedenen Methyl-modulierten Reaktionen, die seiner Rolle bei der DNA-Replikationsinitiation und der Ursprungssequestrierung entsprechen”. Zelle. 82 (6): 927\u201336.  mach:10.1016\/0092-8674(95)90272-4.  PMID 7553853.  S2CID 14652024.^ Cooper S, Helmstetter CE (Februar 1968).  \u201eChromosomenreplikation und der Teilungszyklus von Escherichia coli B\/r\u201c. Zeitschrift f\u00fcr Molekularbiologie. 31 (3): 519\u201340.  mach:10.1016\/0022-2836(68)90425-7.  PMID 4866337.^ Zeman MK, Cimprich KA (Januar 2014). “Ursachen und Folgen von Replikationsstress”. Natur Zellbiologie. 16 (1): 2\u20139.  mach:10.1038\/ncb2897.  PMC 4354890.  PMID 24366029.^ Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S, Scharf SJ, Higuchi R, Horn GT, et al.  (Januar 1988). “Primer-gerichtete enzymatische Amplifikation von DNA mit einer thermostabilen DNA-Polymerase”. Wissenschaft. 239 (4839): 487\u201391.  Bibcode:1988Sc…239..487S.  mach:10.1126\/science.239.4839.487.  PMID 2448875.     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});after-content-x4"},{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BreadcrumbList","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/#breadcrumbitem","name":"Enzyklop\u00e4die"}},{"@type":"ListItem","position":2,"item":{"@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki25\/2021\/10\/28\/dna-replikation-wikipedia\/#breadcrumbitem","name":"DNA-Replikation \u2013 Wikipedia"}}]}]