סיום: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

סיום הוא השלב האחרון בשכפול DNA. קדמה לו חניכה והתארכות. סיום שכפול מוקדם יכול לגרום לביטוי של קטוע חלבונים וכך מוטציה.

מהי סיום?

סיום הוא השלב האחרון בשכפול DNA. במהלך שכפול או שכפול מחדש, ה- DNA של נושא המידע הגנטי מוכפל בתאים בודדים. שכפול מתרחש על פי עקרונות חצי שמרניים ובדרך כלל מביא לכפילות מדויקת של המידע הגנטי. ההעתקה מתחילה בשלב הסינתזה, לפני שלב המיטוזה, וכך מתרחשת לפני חלוקת גרעין התא. קווצת ה- DNA הכפולה מופרדת לחוטים בודדים בתחילת השכפול, שם מתרחשת היווצרות חדשה של קווצות משלימות. כל גדיל DNA נקבע על ידי רצף הבסיס של החוט הנגדי. שכפול DNA מתרחש בכמה שלבים. סיום הוא השלב השלישי והאחרון של שכפול. לסיום קודמת חניכה והתארכות. מונח נרדף לביטוי סיום בהקשר זה הוא שלב הסיום. סיום עומד כאן במשמעות של "סיום" או "סיום". במהלך הסיום, גדיל החלקי mRNA שנוצר לאחרונה מתנתק מה- DNA בפועל. עבודתו של פולימראז ה- DNA מגיעה אט אט לסיומה. אין לבלבל בין סיום שכפול DNA לבין סיום שכפול של RNA.

פונקציה ומשימה

שלב השכפול של החניכה הוא בעיקר המקום בו ויסות השכפול מתרחש. נקודת המוצא של השכפול נקבעת ומתרחשת מה שמכונה תחול. לאחר החניכה מתחיל פילמור, בו עובר שלב ההתארכות. האנזים DNA פולימראז מפריד בין גדילי DNA משלימים לחוטים בודדים וקורא את ה- בסיסים של הגדילים הבודדים בזה אחר זה. כפילות חצי-רצופות מתרחשות בשלב זה, הכולל שלב חוזר של תחול. רק חניכה והתארכות עוקבים אחר שכפול שלב הסיום. סיום שונה מצורת חיים לצורת חיים. באיקריוטים כמו בני אדם, ל- DNA יש מבנה מעגלי. הוא כולל רצפי סיום המתאימים לשני רצפים נפרדים, שכל אחד מהם רלוונטי למזלג שכפול. סיום אינו מופעל בדרך כלל על ידי מנגנונים מיוחדים. ברגע ששתי מזלגות שכפול נתקלות זו בזו או שהדי.אן.איי מסתיים, השכפול מסתיים באופן אוטומטי בשלב זה. לפיכך, סיום השכפול מתרחש באוטומטיות. רצפי סיום הם אלמנטים שליטה. הם מבטיחים כי שלב השכפול יגיע לנקודת סיום ספציפית באופן מבוקר למרות שיעורי שכפול שונים בשני מזלגות השכפול. כל אתרי הסיום תואמים אתרי קשירה לחלבון Tus, "החומר המשתמש בסופי". חלבון זה גורם לחסימה של ה- DnaB של ה- helicase המשכפל, היוזם את מעצר השכפול. באיקריוטים, קווצות טבעת משוכפלות נשארות מחוברות לאחר השכפול. החיבור מתאים לכל אחד מאתרי הטרמינל. רק לאחר חלוקת התאים הם מופרדים על ידי תהליכים שונים המאפשרים להם להתפצל. נראה כי הקשר המתמשך עד לאחר חלוקת התאים ממלא תפקיד בבקרה הפצה. שני מנגנונים עיקריים ממלאים תפקיד בהפרדה הסופית של טבעות DNA. אנזימים כמו סוג I ו- topoisomerase מסוג II מעורבים בהפרדה. לבסוף, חלבון עזר מזהה את קודון העצירה במהלך סיומו. לפיכך, הפוליפפטיד נופל מהריבוזום מכיוון שאין זמין t-RNA עם אנטיקודון מתאים לקודון העצירה. לפיכך, הריבוזום מתפרק בסופו של דבר לשתי יחידות המשנה שלו.

מחלות והפרעות

כל התהליכים הכרוכים בשכפול החומר הגנטי מבחינת שכפול הם מסובכים ודורשים הרבה מאוד חומרים ואנרגיה בתוך התא. שגיאות ספונטניות בשכפול יכולות להתרחש בקלות מסיבה זו. כאשר החומר הגנטי משתנה באופן ספונטני, או חיצוני, אנו לדבר על מוטציות. שגיאות שכפול עלולות לגרום להחמצה בסיסים, להיות קשורים לבסיסים ששונו, או להיות בגלל זיווג בסיס שגוי. בנוסף, מחיקה והכנסה של נוקליאוטידים בודדים או מרובים בתוך שני גדילי ה- DNA יכולים גם עוֹפֶרֶת לשגיאות שכפול. כך גם לגבי דימרים פירימידינים, שברים בגדילים ושגיאות צולבות של גדילי ה- DNA. מנגנוני תיקון פנימיים זמינים במקרה של שגיאת שכפול. לפיכך, רבות מהשגיאות שהוזכרו מתוקנות ככל האפשר על ידי DNA פולימראז. דיוק השכפול גבוה יחסית. שיעור השגיאות הוא רק שגיאה אחת לכל נוקלאוטיד, הנובע ממערכות בקרה שונות. ריקבון mRNA בתיווך שטויות, למשל, הוא מנגנון בקרה של תאים אוקריוטיים שיכולים לזהות קודני עצירה לא רצויים בתוך ה- mRNA וכך למנוע קטומים חלבונים ממציאת ביטוי. קודוני עצירה מוקדמים ב- mRNA נובעים מ- גֵן מוטציות. מה שמכונה מוטציות שטויות או שחבור אלטרנטיבי ופגום יכול לגרום לקטיעה חלבונים המושפעים מאובדן תפקוד. מנגנוני בקרה לא תמיד יכולים לתקן את השגיאות. ישנן שלוש צורות שונות של המחלה הרצסיבית אוטוזומלית β-תלסמיה: הראשון הוא תלסמיה הומוזיגוטית, מחלה קשה הנובעת ממוטציית השטויות שלך. הטרוזיגוט תלסמיה היא מחלה קלה יותר בה המוטציות השטויות נמצאות רק בעותק יחיד של ה- β-globin גֵן. דרך המנגנון של ריקבון mRNA בתיווך שטויות, ה- mRNA של הפגום גֵן ניתן להשפל במידה שרק גנים בריאים באים לידי ביטוי. בהטרוזיגוט תלסמיהובכך הצורה הקשה בינונית של המחלה, המוטציה של השטויות ממוקמת באקסון ה- mRNA האחרון, כך שמנגנוני הבקרה אינם מופעלים. מסיבה זו מיוצר β-globin קטום בנוסף ל- β-globin בריא. אריתרוציטים עם β- גלובין פגום. דוגמה נוספת לכישלון מנגנון הבקרה היא ניוון שרירי של דושן, אשר נובע גם ממוטציה של שטויות ב- mRNA. במקרה זה, מנגנון הבקרה משפיל את ה- mRNA אך גורם בכך לאובדן מוחלט של מה שמכונה חלבון הדיסטרופין.