Quá trình nhân đôi DNA

Quá trình nhân đôi DNA là quá trình sao chép DNA trước mỗi lần phân bào.

• Ở sinh vật nhân sơ: xảy ra ở tế bào chất và quá trình nhân đôi DNA có thể được bắt đầu trước khi quá trình nhân đôi DNA trước đó được hoàn thành, tạo nên các loop.
• Ở sinh vật nhân chuẩn: xảy ra trong nhân tế bào và chỉ xảy ra ở pha S (synthetic phase) của chu kì tế bào.

Quá trình nhân đôi DNA tuân theo:

• quy tắc bán bảo toàn: trong phân tử DNA xoắn kép được tổng hợp, 1 chuỗi là từ phân tử DNA ban đầu và một chuỗi được tổng hợp từ các nucleotide.
• semi-discontinuous: mạch đơn bổ sung từ chuỗi DNA 3'-5' được tổng hợp liên tục nhờ DNA polymerase - mạch đơn bổ sung từ chuỗi 5'-3' được tổng hợp ngắt quãng thành nhiều chuỗi nhỏ được gọi là Okazaki fragment

Sinh vật nhân sơ:

• Điểm khởi đầu sao chép: một trình tự nhất định trong bộ gene nơi quá trình nhân đôi DNA được bắt đầu. Ở phần này của bộ gene thường chứa nhiều A & T (Adenine/Thymine) - do có 2 liên kết Hydro nối giữa A&T thay vì 3 giữa G&C vì vậy 2 mạch đơn có thể được tách dễ dàng hơn.
• Initiator protein: bám vào DNA tại điểm khởi đầu sao chép và bắt đầu quá trình nhân đôi DNA.
• Helicase: tách hai mạch đơn của phân tử DNA tạo nên 2 chạc sao chép ở 2 đầu.
• SSB (Protein bám sợi đơn, Single Strand Binding protein): bám vào 2 DNA đơn ngăn sự tái liên kết của 2 mạch này.
• Topoisomerase (Gyrase): làm giảm bớt sức căng của sợi DNA mạch kép khi bị siêu xoắn do hoạt động tách mạch của helicase

• Primer: một chuỗi RNA ngắn (khoảng 10bp) khởi đầu cho quá trình tổng hợp mạch DNA mới (theo nguyên tắc bổ sung) - đoạn primer (RNA) này sẽ được thay thế bằng 1 chuỗi DNA nhờ Pol I (DNA polymerase I): Nick translation - sau đó DNA ligase nối đoạn DNA rời này vào với mạch chính.

Sự tổng hợp DNA chủ yếu được thực hiện nhờ Pol III (DNA polymerase III). Theo nguyên tắc semi-discontinuous nói trên, ở chuỗi 3'-5': mạch đơn bổ sung được tổng hợp liên tục trong khi ở chuỗi 5'-3': mạch đơn bổ sung được tổng hợp ngắt quãng thành nhiều chuỗi nhỏ sau đó được gắn lại bằng DNA ligase.

Sinh vật nhân chuẩn

Quá trình nhân đôi DNA ở sinh vật nhân chuẩn, do sự tồn tại của nucleosome (khiến cho việc tiếp cận DNA của các protein khó hơn) nhìn chung phức tạp hơn ở sinh vật nhân sơ kể cả về số lượng cũng như cầu tạo của các protein tham gia và các hoạt động tế bào cần thiết để điều hòa quá trình này.

Liên kết đến đây

• BioTopics
• Lecture:Sinh học Đại cương MIT 7.013/Từ điển
• DNA