نظره عامه

يتألف تكرار الحمض النووي من ثلاث خطوات رئيسية: البدء والاستطالة والإنهاء. يبدأ النسخ المتماثل في بدائيات النوى عندما ترتبط البروتينات البادئة بالأصل الفردي للنسخ المتماثل (أوري) على الكروموسوم الدائري للخلية. ثم يستمر النسخ المتماثل حول الدائرة الكاملة للكروموسوم في كل اتجاه من شوكتي النسخ المتماثل ، مما ينتج عنه جزيئين من الحمض النووي.

تعمل العديد من البروتينات معاً لتكرار الكروموسوم

يتم تنسيق النسخ المتماثل وتنفيذه بواسطة مجموعة من البروتينات المتخصصة. يكسر توبوايزوميريز جانباً واحداً من العمود الفقري للفوسفات والسكر مزدوج السلسلة ، مما يسمح لحلزون الحمض النووي بالفك بسرعة أكبر ، بينما يكسر الهليكيز الروابط بين أزواج القواعد عند الشوكة ، ويفصل الحمض النووي إلى شقين. تعمل البروتينات التي تربط جزيئات الحمض النووي أحادية السلسلة على استقرار الخيوط بينما تنتقل شوكة النسخ على طول الكروموسوم. لا يمكن تصنيع الحمض النووي إلا في اتجاه 5 'إلى 3' ، لذلك خصلة واحدة من القالب _ الشريط الرئيسي _ ممدود بشكل مستمر ، في حين أن الخيط الآخر _ الخيط المتأخر _ يتم تصنيعها في قطع أقصر من ١٠٠٠-٢٠٠٠ زوج أساسي تسمى قطع أوكازاكي.

البوليميرات المتعددة تشارك في الاستطالة

تم إجراء الكثير من الأبحاث لفهم تكرار الحمض النووي بدائية النواة في بكتيريا Escherichia coli ، وهي كائن نموذجي شائع الاستخدام. E.coli لديها ٥ بوليمرات حمض نووي: بوليميريز الأول ، الثاني ، الثالث ، الرابع ، و الخامس. بوليميريز الثالث مسؤول عن غالبية تكاثر الحمض النووي. يمكنه بلمرة حوالي ١٠٠٠ زوج قاعدي في الثانية. تسمح هذه الوتيرة المذهلة للأدوات الموجودة في فرعي النسخ المتماثل بتكرار كروموسومات E.coli _ ٤,٦ مليون زوج قاعدي _ في حوالي ٤٠ دقيقة. بوليميريز الأول للحمض النووي مميز بشكل جيد؛ دوره الأساسي هو إزالة تمهيدات الحمض النووي الريبي لبداية شظايا أوكازاكي على الخيط المتأخر.

عندما يتجاوز التقسيم الازدواجية

في ظل ظروف النمو المفضلة ، تنقسم E.coli كل ٢٠ دقيقة ، أي حوالي نصف الوقت المستغرق لتكرار الجينوم. كيف يكون هذا ممكنا عندما يجب أن يكون لكل خلية ابنة الحمض النووي الخاص بها؟ وجد العلماء أن البكتيريا يمكن أن تبدأ جولة أخرى من تكرار الحمض النووي من أصل التضاعف قبل اكتمال الجولة الأولى ؛ هذا يعني أن الخلايا الوليدة تتلقى كروموسوماً قيد النسخ بالفعل وتكون مستعدة للانقسام مرة أخرى بسرعة كبيرة.