Ökaryotik hücrelerde, DNA replikasyonu yüksek oranda korunur ve sıkı bir şekilde düzenlenir. Çoklu doğrusal kromozomlar, hücre bölünmesinden önce yüksek doğrulukla kopyalanmalıdır, bu nedenle replikasyon sürecinde özel rolleri yerine getiren birçok protein vardır. Replikasyon üç aşamada gerçekleşir: başlatma, uzama ve sonlandırma ve çekirdekte iki tam kromozom seti ile sona erer.

Birçok protein, orijinde replikasyonu düzenler

Ökaryotik replikasyon, prokaryotik DNA replikasyonu ile aynı prensiplerin çoğunu takip eder, ancak genom çok daha büyük olduğundan ve kromozomlar dairesel değil doğrusal olduğundan, süreç daha fazla protein gerektirir ve birkaç önemli farka sahiptir. İlk olarak, prokaryotlardan farklı olarak, ökaryotlarda replikasyon, her kromozom boyunca birden fazla replikasyon kaynağında aynı anda gerçekleşir. Başlatıcı proteinler bu kökenleri tanır ve bağlanır ve DNA çift sarmalını çözmek için sarmal proteinleri işe alır. Her başlangıç noktasında, iki çoğaltma çatalı oluşur. Primaz daha sonra DNA'nın tek ipliklerine kısa RNA primerleri ekler, bu da DNA polimerazın bağlanması ve diziyi kopyalamaya başlaması için bir başlangıç noktası görevi görür. DNA sadece 5' ila 3' yönünde sentezlenebilir, bu nedenle her iki ipliğin tek bir replikasyon çatalından replikasyonu iki farklı yönde ilerler. Önde gelen iplik sürekli olarak sentezlenirken, gecikmeli iplikçik, Okazaki fragmanları adı verilen 100-200 baz çifti uzunluğundaki kısa uzantılar halinde sentezlenir. Replikasyonun büyük kısmı tamamlandıktan sonra, RNaz enzimleri RNA primerlerini çıkarır, DNA polimeraz boşlukları doldurur ve DNA ligaz yeni iplikçikteki boşlukları kapatır.

Replikasyon işinin polimerazlar arasında bölünmesi

Ökaryotlarda DNA'yı kopyalamanın iş yükü, çok sayıda farklı DNA polimeraz enzimi türü arasında bölünmüştür. Tüm organizmalardaki ana DNA polimeraz aileleri, protein yapılarının ve amino asit dizilerinin benzerliğine göre kategorize edilir. Keşfedilen ilk aileler A, B, C ve X olarak adlandırıldı ve Y ve D aileleri daha sonra tanımlandı. Ökaryotlardaki B ailesi polimerazları, replikasyon çatalında bir primaz olarak da işlev gören Pol α'ı ve sırasıyla şablonun önde gelen ve gecikmeli ipliklerinde DNA replikasyonu işinin çoğunu yapan enzimler olan Pol δ ve ε'i içerir. Diğer DNA polimerazlar, DNA hasarını onarmak, mitokondriyal ve plastid DNA'yı kopyalamak ve RNA primerleri çıkarıldıktan sonra gecikmeli iplik üzerindeki DNA dizisindeki boşlukları doldurmak gibi görevlerden sorumludur.

Telomerler Kromozomların Uçlarını Bozulmaya Karşı Korur

Ökaryotik kromozomlar doğrusal olduklarından, uçlarda bozulmaya karşı hassastırlar. Önemli genetik bilgiyi hasardan korumak için, kromozomların uçları, telomerler olan yüksek oranda korunmuş G-zengin DNA'nın birçok kodlamayan tekrarını içerir. Kromozomun her iki ucundaki kısa tek sarmallı 3' çıkıntı, çekirdek içindeki kromozomu stabilize eden özel proteinlerle etkileşime girer. Gecikmeli ipliğin sentezlenme şekli nedeniyle, her hücre bölünmesinde küçük bir miktar telomerik DNA kopyalanamaz. Sonuç olarak, telomerler birçok hücre döngüsü boyunca kademeli olarak kısalır ve bu nedenle hücresel yaşlanmanın bir belirteci olarak ölçülebilir. Germ hücreleri ve kök hücreler gibi belirli hücre popülasyonları, telomerleri uzatan ve telomerler kısalmadan önce hücrenin daha fazla hücre döngüsünden geçmesine izin veren bir enzim olan telomerazı eksprese eder.