A replicação do DNA é realizada por um grande complexo de proteínas que atuam em de forma coordenada para replicar o DNA com alta fidelidade. Conjuntamente, este complexo é conhecido como a maquinaria de replicação do DNA ou o replissoma.

A síntese das cadeias líder e atrasada é um processo altamente coordenado. Para explicar isso, o “Modelo Trombone” foi proposto por Bruce Alberts em 1980. A formação de um laço de DNA começa quando um primer é sintetizado na cadeia parental atrasada. O laço cresce com a síntese de um fragmento de Okazaki e finalmente dissolve-se quando a síntese do fragmento termina. A DNA polimerase liga-se então a outro primer e todo o ciclo, desde a formação do laço até ao seu colapso, é repetido. O replissoma permite que todas as atividades sejam coordenadas como um complexo de maquinaria de replicação.

Componentes do replissoma

As helicases desenrolam e separaram o DNA de cadeia dupla. Estas enzimas estão presentes como um único hexâmero em anel em procariotas e como um hexâmero em anel duplo em eucariotas. As helicases eucarióticas dependem de proteínas adicionais, Cdc45 e GINS, para funcionarem. As proteínas de ligação ao DNA de cadeia simples (SSB) impedem que as cadeias de DNA se voltem a unir. Em procariotas, as SSB consistem em uma única subunidade, enquanto que em eucariotas, são uma proteína heterotrimérica conhecida como proteína de replicação A (RPA).

A primase adiciona um primer de RNA onde a síntese de DNA se irá originar. Em procariotas, a primase está presente como uma enzima de subunidade única chamada DnaG, que sintetiza um primer de RNA com cerca de 12 nucleótidos. Em eucariotas, uma enzima com várias subunidades, a primase da DNA polimerase-α, sintetiza um primer híbrido de RNA-DNA com cerca de 25 nucleótidos. Além da polimerase-α, a polimerase replicativa irá prolongar o DNA recém-sintetizado. Enquanto que um único tipo de polimerase replicativa, a DNA polimerase III, está presente em procariotas, dois tipos diferentes de polimerases replicativas, Pol ε e Pol δ, estão presentes em eucariotas, para a síntese da cadeia líder e atrasada, respectivamente.

As proteínas Braçadeiras Deslizantes mantêm as polimerases ligadas ao molde de DNA. β-clamp, uma proteína homodimérica, atua como a braçadeira em procariotas. Em eucariotas, a mesma tarefa é realizada pelo antigénio nuclear de células em proliferação (PCNA), uma proteína homotrimérica. O poro central da braçadeira deslizante é positivamente carregado, o que lhe permite ter interações eletrostáticas com o esqueleto de fosfato negativamente carregado do DNA. A braçadeira está ligada ao DNA por um Carregador de Braçadeira. Estas proteínas pentaméricas pertencem à classe AAA+ das ATPases. O carregador de braçadeira eucariótico é conhecido como factor de replicação C, enquanto que o carregador de braçadeira procariótico de E. coli é conhecido como o complexo γ; no entanto, as proteínas braçadeira e carregadores de braçadeira são considerados homólogos evolutivos ao contrário de muitos outros componentes do replissoma.