終了

の 終了 DNA複製の最終フェーズです。それは開始と伸長が先行します。複製の早期終了は、短縮されたタンパク質の発現、ひいては突然変異を引き起こす可能性があります。

終了とは何ですか？

複製または複製中に、遺伝情報担体DNAは個々の細胞で増殖します。複製は半保守的な原則に従って行われ、通常は遺伝情報の正確な複製につながります。複製は、有糸分裂期の前の合成期の間に引き起こされるため、細胞核が分裂する前に起こります。

複製の開始時に、DNA二本鎖は一本鎖に分離され、その上に新しい相補鎖が形成されます。各DNA鎖は、反対側の鎖の塩基配列によって決定されます。 DNA複製はいくつかの段階で起こります。終了はレプリケーションの3番目のフェーズであり、したがって最終フェーズです。終了の前に開始と伸長が行われます。

この文脈での終了の表現の同義語は、 終了フェーズ。ここでの終了とは、「中止」または「終了」を意味します。終了時には、新しく形成されたmRNA鎖が実際のDNAから切り離されます。 DNAポリメラーゼの働きはゆっくりと終わりを迎えています。 DNA複製の終了とRNA複製の終了を混同しないでください。

機能とタスク

開始の複製フェーズでは、主に行われる複製の規制です。複製の開始点が決定され、いわゆるプライミングが行われます。開始後、重合が始まり、その間に伸長段階が通過します。酵素DNAポリメラーゼは、DNAの相補鎖を1本鎖に分離し、1本鎖の塩基を次々に読み取ります。このフェーズでは、プライミングの別のフェーズを含む、半不連続のダブリングが発生します。

開始と伸長の後にのみ、複製内で終了フェーズが続きます。終了は生命体ごとに異なります。人間のような真核生物では、DNAはリング状に構成されています。 また、複製フォークに関連する2つの異なるシーケンスに対応する終了シーケンスも含まれます。

通常、終了は特別なメカニズムによってトリガーされません。 2つの複製フォークが一緒に実行されるか、DNAが終了するとすぐに、この時点で複製は自動的に終了します。レプリケーションは自動メカニズムで終了します。

終了シーケンスは制御要素です。 2つのレプリケーションフォークのレプリケーション速度が異なっていても、レプリケーションフェーズが制御された方法で特定のエンドポイントに到達することが保証されます。すべての終結部位は、「末端利用物質」であるTusタンパク質の結合部位に対応しています。このタンパク質は複製ヘリカーゼDnaBをブロックし、複製を停止します。

真核生物では、複製されたリングストランドは複製後も互いに接続されたままです。接続は終点に対応します。細胞分裂後のみ、それらはさまざまなプロセスによって分離され、したがって分割することができます。細胞分裂が制御された分布に役割を果たすように見えるまで残る接続。

DNAリングの最終的な分離に役割を果たす2つの主要なメカニズムがあります。 I型およびII型トポイソメラーゼなどの酵素が分離に関与しています。最後に、補助タンパク質は終了時に停止コドンを認識します。これにより、停止コドンに適したアンチコドンを持つt-RNAが利用できないため、ポリペプチドがリボソームから脱落します。リボソームは最終的に2つのサブユニットに分解されます。

病気と病気

複製という意味での遺伝物質の複製のためのすべてのプロセスは複雑であり、細胞内の物質とエネルギーの高い支出を必要とします。このため、自然発生的なレプリケーションエラーが発生しやすくなります。ゲノムが自然に変化したり、外部から誘導されたりする場合は、突然変異について説明します。

複製エラーは、欠落した塩基、変更された塩基に関連付けられている、または誤った塩基のペアリングが原因である可能性があります。さらに、2つのDNA鎖内の単一または複数のヌクレオチドの削除と挿入により、複製エラーが発生する可能性があります。同じことが、ピリミジン二量体、鎖切断、およびDNA鎖の架橋エラーにも当てはまります。

レプリケーションエラーが発生した場合は、個別の修復メカニズムを使用できます。上記のエラーの多くは、DNAポリメラーゼによって可能な限り修正されています。複製精度は比較的高いです。エラー率はヌクレオチドごとに1つのエラーにすぎませんが、これは制御システムが異なるためです。

たとえば、真核細胞の制御メカニズムはナンセンス媒介mRNA崩壊として知られており、mRNA内の不要な終止コドンを認識して、短縮されたタンパク質が発現を見つけるのを防ぐことができます。

mRNAの時期尚早な停止コドンは、遺伝子変異が原因です。いわゆるナンセンス変異または代替的で不完全なスプライシングは、機能の喪失の影響を受けるタンパク質の短縮をもたらす可能性があります。制御メカニズムは常にエラーを訂正できるわけではありません。

常染色体劣性遺伝性障害β-サラセミアには3つの異なる形式があります。1つ目はホモ接合型サラセミアです。これは、ナンセンス変異にさかのぼることができる深刻な病気です。ヘテロ接合性サラセミアは、β-グロビン遺伝子の単一のコピーにのみナンセンス変異が見られる軽度の疾患です。ナンセンスを介したmRNA崩壊のメカニズムにより、欠陥のある遺伝子のmRNAは、健康な遺伝子のみが発現される程度まで分解されます。

ヘテロ接合性サラセミア、したがって中等度の疾患では、ナンセンス変異が最後のmRNAエクソンにあるため、制御メカニズムが活性化されません。このため、健康なβグロビンに加えて短縮βグロビンも形成されます。β-グロビンに欠陥のある赤血球は死滅します。

制御メカニズムの失敗の別の例は、デュシェンヌ型筋ジストロフィーであり、これもmRNAのナンセンス変異が原因です。この場合、制御機構はmRNAを分解しますが、いわゆるジストロフィンタンパク質の完全な喪失を引き起こします。