Dalam genetika molekuler, proses sintesis DNA, RNA dan protein dibagi menjadi tiga tahap untuk memudahkan deskripsi: inisiasi, elongasi dan terminasi. Tahapan ini menggambarkan mekanisme yang berbeda untuk molekul yang disintesis berbeda, namun, mereka selalu berarti awal, jalannya proses, dan akhir. Terminasi replikasi adalah akhir dari sintesis molekul DNA.
Peran biologis penghentian
Inisiasi dan terminasi adalah batas awal dan akhir dari pertumbuhan rantai yang disintesis, yang dilakukan pada tahap pemanjangan. Penyelesaian proses biasanya terjadi di mana kelayakan biologis dari sintesis lebih lanjut berakhir (misalnya, di lokasi ujung replika atau transkripton). Pada saat yang sama, penghentian melakukan 2 fungsi penting:
- tidak mengizinkan sintesis melampaui bagian tertentu dari rantai matriks;
- melepaskan produk biosintetik.
Jadi, misalnya, dalam proses transkripsi (sintesis RNA berdasarkan cetakan DNA), terminasi tidak memungkinkan proses melewati batas gen atau operon tertentu. PADAjika tidak, konten semantik RNA messenger akan dilanggar. Dalam kasus sintesis DNA, penghentian membuat proses dalam satu replika.
Jadi, terminasi adalah salah satu mekanisme untuk menjaga isolasi dan keteraturan biosintesis berbagai bagian molekul matriks. Selain itu, pelepasan produk memungkinkan yang terakhir untuk melakukan fungsinya, dan juga mengembalikan sistem ke keadaan semula (pelepasan kompleks enzim, pemulihan struktur spasial matriks, dll.).
Apa penghentian sintesis DNA
Sintesis DNA terjadi selama replikasi, proses penggandaan materi genetik dalam sel. Dalam hal ini, DNA asli terlepas, dan masing-masing rantainya berfungsi sebagai cetakan untuk rantai (anak perempuan) yang baru. Akibatnya, dua molekul DNA lengkap terbentuk menggantikan satu heliks untai ganda. Pengakhiran (akhir) proses ini pada prokariota dan eukariota terjadi secara berbeda karena beberapa perbedaan dalam mekanisme replikasi kromosom dan nukleoid sel bebas inti.
Cara kerja replikasi
Seluruh kompleks protein terlibat dalam replikasi. Fungsi utama dilakukan oleh enzim sintesis, DNA polimerase, yang mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara nukleotida dari rantai yang tumbuh (yang terakhir dipilih sesuai dengan prinsip saling melengkapi). Untuk mulai bekerja, DNA polimerase membutuhkan primer – primer yang disintesis oleh DNA primase.
Peristiwa ini didahului oleh pelepasan DNA dan pemisahan rantainya,masing-masing berfungsi sebagai matriks untuk sintesis. Karena yang terakhir hanya dapat terjadi dari ujung 5' ke ujung 3', satu untai menjadi terdepan (sintesis berlangsung ke arah depan dan terus menerus), dan untaian lainnya menjadi tertinggal (proses dilakukan dalam arah yang berlawanan dan terpisah-pisah.). Celah antar fragmen selanjutnya diperbaiki oleh DNA ligase.
Pemutusan heliks ganda dilakukan oleh enzim DNA helikase. Proses ini membentuk struktur berbentuk Y yang disebut garpu replikasi. Daerah untai tunggal yang dihasilkan distabilkan oleh apa yang disebut protein SSB.
Terminasi adalah penghentian sintesis DNA, yang terjadi baik sebagai hasil pertemuan garpu replikasi, atau ketika akhir kromosom tercapai.
Mekanisme penghentian pada prokariota
Penyelesaian replikasi pada prokariota terjadi pada titik yang sesuai dalam genom (situs terminasi) dan ditentukan oleh dua faktor:
- pertemuan garpu replikasi;
- ter-situs.
Pertemuan garpu terjadi jika molekul DNA memiliki bentuk lingkaran tertutup, yang merupakan karakteristik sebagian besar prokariota. Sebagai hasil dari sintesis terus menerus, ujung 3' dan 5' dari setiap rantai terhubung. Untuk replikasi satu arah, titik kecocokan sama dengan situs asal (OriC). Dalam hal ini, rantai yang disintesis, seolah-olah, mengelilingi molekul cincin, kembali ke titik awal dan bertemu dengan ujung 5' itu sendiri. Dengan replikasi dua arah (sintesis berlangsung secara bersamaan dalam dua arah dari titik OriC), pertemuangarpu dan sambungan ujung terjadi di tengah molekul cincin.
Coupling cincin dilakukan oleh DNA ligase. Ini membentuk struktur yang disebut cathekan. Dengan memperkenalkan pemutusan untai tunggal, DNA girase memutuskan cincin dan proses replikasi selesai.
Ter-situs juga ikut ambil bagian dalam replikasi. Mereka terletak 100 pasangan basa di luar titik pertemuan garpu. Daerah ini mengandung urutan pendek (23 bp) yang mengikat produk protein dari gen tus, menghalangi kemajuan lebih lanjut dari garpu replikasi.
Terminasi replikasi pada sel eukariotik
Dan saat terakhir. Pada eukariota, satu kromosom mengandung beberapa titik inisiasi replikasi, dan penghentian terjadi dalam dua kasus:
- ketika garpu yang bergerak berlawanan arah bertabrakan;
- jika akhir kromosom tercapai.
Pada akhir proses, molekul DNA yang terpisah mengikat protein kromosom dan didistribusikan secara teratur di antara sel anak.
