Replikationsproblem der Chromosomen-Enden

 

Bei der Replikation, der Verdopplung der chromosomalen DNA vor der Zellteilung, trennen sich die beiden komplementären Elternstränge, und ein Polymerase-Enzym synthetisiert jeweils einen neuen Gegenstrang, wobei es kurze Stücke RNA (Ribonucleinsäure) als Starter braucht. Ganz am Anfang eines jeden Tochterstrangs, an dessen sogenanntem 5'-Ende, hinterläßt der schließlich beseitigte Starter jedoch eine nicht ohne weiteres auffüllbare Lücke. Ohne Kompensationsmöglichkeiten würden die Chromosomen deswegen mit jeder Zellteilung kürzer werden.

1. Die Verdopplung chromosomaler DNA, hier extrem schematisch dargestellt, beginnt an Replikationsursprüngen: Von solchen Stellen aus schreitet die Trennung der beiden Elternstränge nach der einen und wenig später auch nach der anderen Seite fort.

Tochterstränge werden immer in ihrer eigenen Leserichtung, also von ihrem 5'- zum 3'-Ende, synthetisiert, und zwar kontinuierlich auf der einen Seite des Ursprungs (schwarze Pfeile), diskontinuierlich (rote Pfeile) auf der anderen.

2. Die getrennten Elternstränge dienen den Polymerasen als Matrizen, als komplementäre Vorlagen.

 

Für den diskontinuierlich hergestellten Tochterstrang braucht ein solches Enzym immer wieder einen neuen Starter (Primer).

3. Die ausgedienten Starter werden von anderen Enzymen entfernt und die Lücken zwischen zwei DNA-Abschnitten geschlossen.
4. Die einseitig begrenzte Lücke am 5'-Ende eines Tochterstrangs können diese Enzyme aber nicht schließen: er bleibt verkürzt.

 

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