Az Okazaki fragmensek olyan DNS-szegmensek, amelyeket a mögöttes láncban szintetizálnak a DNS replikációs folyamat során. Ezeket felfedezőik, Reiji Okazaki és Tsuneko Okazaki alapján nevezték el, akik 1968-ban az Escherichia coli baktériumot fertőző vírus DNS-replikációját vizsgálták.
A DNS két szálból áll, amelyek kettős spirált alkotnak, amely nagyjából úgy néz ki, mint egy csigalépcső. Amikor egy sejt osztódni fog, akkor másolatot kell készíteni genetikai anyagáról. A genetikai információ lemásolásának ezt a folyamatát replikációnak nevezzük.
A DNS replikáció során a kettős spirálot alkotó két láncot lemásolják, az egyetlen különbség az, hogy ezen láncok milyen irányban vannak orientálva. Az egyik húr 5 '→ 3' irányban, a másik pedig ellentétes irányban, a 3 '→ 5' irányban.
A DNS replikációval kapcsolatos információk többsége az E. coli baktériumokkal és néhány vírusával végzett vizsgálatokból származik.
Elegendő bizonyíték van arra, hogy azt a következtetést vonjuk le, hogy a DNS replikáció sok szempontja hasonló a prokariótákban és az eukariótokban, beleértve az embereket is.
Okazaki fragmensek és DNS replikáció
A DNS replikáció kezdetén a kettős hélixet egy helikáznak nevezett enzim választja el. A DNS-helikáz egy olyan protein, amely megbontja a hidrogénkötéseket, amelyek a DNS-t a kettős spirál szerkezetében tartják, így a két szál meglazul.
A DNS kettős spirálban lévő minden szál ellenkező irányba mutat. Így egy lánc iránya 5 '→ 3', amely a természetes replikációs irány, ezért vezetõ szálnak nevezik. A másik lánc iránya 3 '→ 5', amely fordított irány, és elmaradott szálnak nevezzük.
A DNS-polimeráz az az enzim, amely felelős az új DNS-szálak szintetizálásáért, templátként véve a két korábban elválasztott szálot. Ez az enzim csak 5 '→ 3' irányban működik. Következésképpen csak az egyik templát szálban (a vezető szál) folytatódhat egy új DNS szál folyamatos szintézise.
Éppen ellenkezőleg, mivel a szál ellentétes irányban van (3 '→ 5' irányban), komplementer láncának szintézisét megszakítás nélkül hajtjuk végre. Ez magában foglalja a genetikai anyag ezen szegmenseinek, az úgynevezett Okazaki fragmenseknek a szintézisét.
Az Okazaki-fragmensek rövidebbek az eukariótákban, mint a prokariótákban. Ugyanakkor a vezető és a lemaradó szálak minden organizmusban replikálódnak folyamatos, illetve szakaszos mechanizmusokkal.
Kiképzés
Az Okazaki fragmenseket RIM rövid darabjából, primernek nevezik, amelyet egy primáz nevű enzim szintetizál. Az indítót a késleltetett templát szálon szintetizálják.
Az enzim DNS polimeráz nukleotidokat ad az előzőleg szintetizált RNS primerhez, így Okazaki fragmenst képez. Az RNS szegmenst ezt követően egy másik enzim távolítja el, majd DNS-sel helyettesíti.
Végül az Okazaki-fragmensek a növekvő DNS-szálhoz kapcsolódnak egy ligáz úgynevezett enzim aktivitása révén. Így az elmaradott lánc szintézise folyamatosan fordul elő, ellentétes orientációja miatt.
Irodalom
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. és Walter, P. (2014). A sejt molekuláris biológiája (6. kiadás). Garland Science.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. és Strayer, L. (2015). Biokémia (8. kiadás). WH Freeman és társaság.
- Brown, T. (2006). 3. genom (3. kiadás). Garland Science.
- Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. és Doebley, J. (2015). Bevezetés a genetikai elemzésbe (11. kiadás). WH Freeman.
- Okazaki, R., Okazaki, T., Sakabe, K., Sugimoto, K., és Sugino, A. (1968). A DNS-lánc növekedésének mechanizmusa. I. Az újonnan szintetizált láncok esetleges folytonossága és szokatlan másodlagos szerkezete. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 59 (2), 598–605.
- Snustad, D. és Simmons, M. (2011). A genetika alapelvei (6. kiadás). John Wiley és fiai.
- Voet, D., Voet, J. és Pratt, C. (2016). A biokémia alapjai: Az élet molekuláris szinten (5. kiadás). Wiley.