Warum ist beim Folgestrang der Replikation zum Schließen der Lücke zwischen den Okazaki-Fragmenten Ligase notwendig?
NAchdem der Primer durch RNAse entfernt wurde, kann doch GENAU WIE AM LEITSTRANG die DNA-Polymerase einfach an der 3'-OH-Gruppe des benachbarten DNA-Nukleotids ansetzen. Wo ist das Problem? Wie kann eigentlich nachdem der Primer eines Okazaki-Fragments durch die RNAse entfernt wurde da dann überhaupt die DNA Polymerase synthetisieren ohne an eine 3'-OH-Gruppe anzuknüpfen. Am Leitstrang braucht die DNA Polymerase doch auch eine 3'-OH-Gruppe um überhaupt mit der Synthese von DNA-Nukleotiden zu beginnen.
Verstehe das nciht. Es ist doch alles vorhanden (3'-OH-Gruppe) am Folgestrang wie eben auch am Leitstrang um nach der Entfernung eines Primers dann am benachbarten DNA-Nukleotid und dessen 3'-OH-Gruppe anzuknüpfen wie beim Folgestrang eben auch und dann in 5' nach 3' Richjtung zu synthetisieren.
Könnte mir das jemand erklären?
Wäre super!
2 Antworten
Nach https://de.wikipedia.org/wiki/Replikation#Replikationsgabel benötigt auch die Replikation am Leitstrang ein Enzym ("Pol δ"), um die Bausteine aneinander zu heften. Die Verbindung stellt sich demnach nicht von alleine her, zumindest nicht in der erforderlichen Geschwindigkeit.
Enzyme sind subtrat- und wirkungsspezifisch. DNA-Polymerase verlängert einen vorhandenen DNA-Einzelstrang am 3'-OH-Ende. Daher benötigt sie eine Startsequenz, in Form eines Primers. Der Primer besteht aus RNA, dessen Erzeuger, die RNA-Polymerase, das Problem der Startunfähigkeit ohne Startsequenz nicht hat. Daher kann sie auch ohne Startpunkt einen Primer für die DNA-Polymerase generieren.
Durch Verlängerung des gegebenen DNA-Einzelstrangs in der Lücke, in der der Primer saß, stößt die DNA-Polymerase irgendwann auf das 5'-Ende eines benachbarten DNA-Fragments.
Bild: https://de.pinterest.com/pin/825636544156380690/
Das passiert beim Leitstrang nicht und diese verbleibenden Brüche zwischen 3'-OH und 5' kann die DNA-Polymerase nicht verschließen, da ihre Substrate dreifach phosphorylierte Desoxynukleosid-Triphosphate sind, sog. dNTPS's (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) und das 5'-Ende des benachbarten DNA-Fragments kein substratfähiges dNTP, als ein für sie verwertbarer Baustein ist. Daher braucht es hier ein anderes Enzym, das die Ligation der beiden Fragmente durch Verknüpfungsreaktion ("Ligase") bewerkstelligen kann.
Knüpft sie dann einfach an der 3'-OH-Gruppe des benachbarten Okazaki-Fragmentes an? (Okazaki-Fragment = Primer + DNA die am Primer repliziert wurde) Dann wird die Lücke auf diese Art und Weise aufgefüllt
ja genau und dann polymerisiert sie, bis sie auf das 5' Ende des benachbarten Okazaki-Fragments stößt
Dachte erst an der Stelle wo vorher der Primer war kann nicht angeknüpft werden durch die DNA Polymerase (am Folgestrang nachdem der Primer entfernt wurde).
das geht auch nicht, denn der saß ja vor der DNA, also am 5' Ende, da kann die Polymerase nichts machen. Sie kann von 3' zu 5' auffüllen.
"Dachte erst an der Stelle wo vorher der Primer war kann nicht angeknüpft werden durch die DNA Polymerase (am Folgestrang nachdem der Primer entfernt wurde)."
Damit meinte ich folgendes:
Ich dachte, dass die DNA-Polymerase (nachdem der Primer durch die RNAse entfernt wurde) an der Stelle (wo vorher nur der nun entfernte Primer war) NICHT an die 3'-OH-Gruppe des benachbarten Okazaki-Fragments anknüpfen kan. Also dort mit dem "Anbau" von Nukleotiden beginnen kann. Also angenommen die Helikase arbeitet von links nach rechts und unten liegt der Folgestrang und oben der Leitstrang. Beide "innen". Fürs bessere bildliche Verständnins schildere ich das.
Wenn wir jetzt einen Primer entfernen (RNAse macht das) und dann bildlich betrachtet LINKS neben dem Anfangspunkt des Primers ja direkt benachbart, angrenzend die erste 3'-OH-Gruppe eines anderen benachbarten Okazaki-Fragmentes liegt: Genau hier dachte ich: Dass nach dem Entfernen des links liegenden Primers durch die RNAse die DNA Polymerase NICHT in der Lage ist an diese 3'-OH-Gruppe anzuknüpfen.
Daher war ich irritiert. Ich dachte, dass dort also eine Lücke ist. Dem ist aber ja nicht so. die DNA Polymerase kann dort sehr wohl anknüpfen. Nur am 5' Ende des weiter links lingenden DNA Abschnittes in meinem Beispiel kann sie nicht anknüpfen und da braucht es daher die Ligase.
Also kurz: Am Anfang der Polymerisation - nachdem der Primer entfernt wurde - kann die DNA Polymerase anknüpfen an der 3'-OH-Gruppe. Nur später nicht am 5'-Anfang.
Aber habs jetzt verstanden.
DANKESEHR! Hat mir geholfen!
Eine Frage noch. Was hat es mit Desoxyribonukleosidtriphosphat dNTP auf sich? Was sollte man dazu wissen? Also ich glaube man hat als Phosphatrest dann 3 Phosphate da durch einen Triphosphoräureester hängen. Der Grund ist glaub ich, dass für diverse Prozesse Energie benötigt wird beim Aufbau der DNA, vermutlich vor allem für die Replikation? Und diese Energie bekommt man wie beim ATP durch Abspalten der Phosphatreste? Also es wird dann Energie frei?
genau, das ist sozusagen die "Munition" für die DNA-Polymerase.
"Durch Verlängerung des gegebenen DNA-Einzelstrangs in der Lücke, in der der Primer saß, stößt die DNA-Polymerase irgendwann auf das 5'-Ende eines benachbarten DNA-Fragments."
Da hab ich die erste Frage: Wenn ein Primer am Folgestrang durch die RNAse entfernt wird (das tut sie doch oder nicht?) dann ist da eine Lücke (vorher war das benachbarte Okazaki-Fragment auch schon NICHT mit dem Primer verbunden und quasi eine Lücke da, aber jetzt wo der Primer entfernt wurde, ist die Lücke noch größer, richtig?). Jedenfalls wenn der Primer entfernt wurde und da jetzt DNA rein soll wo vorher der Primer war, wie funktioniert das? Die DNA Polymerase braucht eine 3'-OH-Gruppe zum anknüpfen. Knüpft sie dann einfach an der 3'-OH-Gruppe des benachbarten Okazaki-Fragmentes an? (Okazaki-Fragment = Primer + DNA die am Primer repliziert wurde) Dann wird die Lücke auf diese Art und Weise aufgefüllt und weil nach diesem Vorgang die Bindung zwischen neu entstandenem DNA-Strang (in der Lücke wo der Primer vorher war) und dem 5'-Anfang des DNA-Strangs (das kurz zuvor noch mit dem Primer verbunden war, der jetzt entfernt wurde) NICHT funktioniert, einfach weil die DNA-Polymerase nicht an ein 5'-Anfang eines DNA-Einzelstrangs anknüpfen kann, MUSS jetzt die LIGASE diese MINI-Lücke auffüllen?
Hab ich das alles so richtig verstanden?
Dachte erst an der Stelle wo vorher der Primer war kann nicht angeknüpft werden durch die DNA Polymerase (am Folgestrang nachdem der Primer entfernt wurde). Aber das geht ja anscheinend. Glaub dann versteh ich es.