レプリケーションフォークとは何ですか？ - 生物学

複製フォークは、 DNA複製が発生し、それは、成長点と呼ばれる点です。Y字型であり、複製が行われると、ヘアピンがDNA分子内を移動します。

DNA複製は、細胞内の遺伝物質の複製を伴う細胞プロセスです。DNAの構造は二重らせん構造であり、その内容を複製するために開く必要があります。複製は半保守的なプロセスであるため、各鎖は新しいDNA鎖の一部になります。

出典：Gluonに基づくMasur（Alejandro Portoによるスペイン語版）

複製フォークは、新しく分離されたテンプレートまたはテンプレート鎖と、まだ複製されていない二重鎖DNAとの間の接合部の間に正確に形成されます。DNA複製を開始すると、一方の鎖が簡単に複製され、もう一方の鎖は極性の問題に直面します。

鎖の重合を担当する酵素-DNAポリメラーゼ-は、5'-3 '方向にのみDNA鎖を合成します。したがって、一方のストランドは連続的で、もう一方のストランドは不連続的な複製を受け、岡崎フラグメントが生成されます。

DNA複製と複製フォーク

DNAは、一部のウイルスを除いて、すべての生物に必要な遺伝情報を格納する分子です。

4つの異なるヌクレオチド（A、T、G、C）で構成されるこの巨大なポリマーは、真核生物の核、これらの存在の組織を構成する各細胞（哺乳類の成熟赤血球を除く）に存在します。芯）。

細胞が分裂するたびに、遺伝物質を持つ娘細胞を作るためにDNAは複製しなければなりません。

一方向および双方向のレプリケーション

複製は、起点での複製フォークの形成に応じて、一方向または双方向にできます。

論理的には、一方向の複製の場合はヘアピンが1つだけ形成されますが、双方向の複製の場合は2つのヘアピンが形成されます。

関与する酵素

このプロセスでは、迅速に機能し、DNAを正確に複製できる複雑な酵素機構が必要です。最も重要な酵素は、DNAポリメラーゼ、DNAプライマーゼ、DNAヘリカーゼ、DNAリガーゼ、トポイソメラーゼです。

複製の開始とヘアピン形成

DNA複製は、分子内の任意の場所で開始されません。DNAには複製の開始を示す特定の領域があります。

ほとんどの細菌では、細菌の染色体に単一のATリッチな開始点があります。この構成は、領域の開放を容易にするため、論理的です（ATペアは2つの水素結合で結合され、GCペアは3つで結合されます）。

DNAが開き始めると、Y字型の構造、複製フォークが形成されます。

フォークの伸びと動き

DNAポリメラーゼは娘鎖合成を最初から始めることはできません。ポリメラーゼが重合を開始する場所を持つために、3 '末端を持つ分子が必要です。

この自由な3 '末端は、プライマーと呼ばれる小さなヌクレオチド分子によって提供されます。1つ目は、ポリメラーゼの一種のフックとして機能します。

複製の過程で、複製フォークはDNAに沿って移動することができます。複製フォークが通過すると、2つのバンドの娘分子の形成を指示する2つのシングルバンドDNA分子が残ります。

DNA分子をほどくヘリカーゼ酵素の働きにより、ヘアピンは前進することができます。この酵素は、塩基対間の水素結合を破壊し、ヘアピンが動くことを可能にします。

終了

複製は、2つのヘアピンが原点から180°Cにあるときに完了します。

この場合、複製プロセスが細菌でどのように流れるかについて話しているので、複製が意味する環状分子のねじれプロセス全体を強調する必要があります。トポイソメラーゼは、分子の巻き戻しに重要な役割を果たします。

DNA複製は半保守的です

DNAで複製がどのように行われるのか疑問に思ったことはありますか？言い換えれば、別の二重らせんが二重らせんから出現する必要がありますが、それはどのように起こりますか？数年間、これは生物学者の間で未解決の問題でした。2つの古いストランドを一緒にして2つの新しいストランドを一緒にしたり、1つの新しいストランドと1つの古いストランドを組み合わせて二重らせんを形成したりすることができます。

1957年に、この質問は研究者マシュー・メセルソンとフランクリン・スタールによって答えられました。著者が提案した複製モデルは半保守的でした。

MeselsonとStahlは、複製の結果は2つのDNA二重らせん分子であると主張した。結果として得られる分子はそれぞれ、（親または初期分子からの）古いストランドと新しく合成された新しいストランドで構成されます。

極性の問題

ポリメラーゼはどのように機能しますか？

DNAヘリックスは、逆平行に走る2つの鎖で構成されています：1つは5'-3 '方向に進み、もう1つは3'-5'方向に進みます。

複製プロセスで最も有名な酵素はDNAポリメラーゼです。これは、鎖に追加される新しいヌクレオチドの結合を触媒する役割を果たします。DNAポリメラーゼは5'-3 '方向にのみ鎖を伸ばすことができます。この事実は、レプリケーションフォーク内のチェーンの同時複製を妨げます。

どうして？ヌクレオチドの付加は、ヒドロキシル基（-OH）のある自由末端3 'で発生します。したがって、ヌクレオチドの3 '末端への末端付加により、一方の鎖のみを容易に増幅することができる。これは、導電性ストランドまたは連続ストランドと呼ばれます。

岡崎破片の生産

もう一方の鎖は伸長できません。これは、遊離末端が5 'であり、3'ではないため、ポリメラーゼも5 '末端へのヌクレオチドの付加を触媒しないためです。この問題は、複数の短いフラグメント（130から200ヌクレオチド）を合成することで解決されます。各フラグメントは、5 'から3'への通常の複製方向にあります。

この断片の不連続な合成は、DNAリガーゼによって触媒される反応である各部分の結合で終わります。このメカニズムの発見者である岡崎礼二を称えて、小さな合成セグメントは岡崎フラグメントと呼ばれます。

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レプリケーションフォークとは何ですか？ - 生物学 - 2025