Encyclopedie van de evolutiebiologie

Prof. Nico M. van Straalen (2019)

Gepubliceerd op 30-11-2019

DNA-replicatie

betekenis & definitie

Verdubbeling van het erfelijk materiaal in de celkern voorafgaand aan de celdeling

Tegen het einde van de interfase van de celcyclus, in de zogenaamde S-fase, wordt het DNA verdubbeld. Bij aanvang van de mitose condenseren de chromosomen en bij de metafase is onder de microscoop zichtbaar dat elk chromosoom verdubbeld is, terwijl ze als zusterchromatiden nog bij de centromeer samenhangen.

DNA-replicatie is een ontzettend ingewikkeld proces met als eindresultaat dat het erfelijk materiaal zeer nauwkeurig gekopieerd wordt en de twee dochtercellen genetisch identiek zijn aan de moedercel.

Bij Prokaryota begint de DNA-replicatie op één plaats, de replicatie-oorsprong (“origin of replication”, “ori”), een specifieke sequentie in het (meestal circulaire) chromosoom waar initiatie-eiwitten kunnen binden. Ook zelfreplicerende plasmiden in een prokaryotische cel hebben zo’n “ori”. Bij Eukaryota vindt de replicatie plaats vanaf talloze “opstappunten” langs het hele chromosoom. Deze plaatsen worden gemarkeerd door korte RNA-primers, gemaakt door het enzym primase.

Op plaatsen waar RNA-primers aangehecht zijn wordt de dubbele helix door de enzymen helicase en topoïsomerase ontwonden en ontstaat een “replicatievork”. DNA-polymerase bindt aan het enkelstrengs DNA en maakt een nieuwe streng met een nucleotidesequentie complementair aan de bestaande streng, in de richting van de voortschrijdende replicatievork (5’–>3’). De RNA-primer wordt verwijderd. Deze streng heet de leidende streng (“leading strand”); de andere is de “achterblijvende streng” (“lagging strand”). Omdat DNA-polymerase alleen in de 5’–>3’-richting een nieuwe streng kan maken, moet het enzym de achterblijvende streng in de andere richting (weg van de replicatievork) repliceren. Dit gebeurt in korte stukken, Okazaki-fragmenten genoemd. Hiervoor worden steeds nieuwe RNA-primers afgezet. De fragmenten worden door DNA-ligase aan elkaar geschakeld.