De Okazaki-fragmenter er DNA-segmenter syntetiseres i kæden bag under processen af DNA-replikation. De er navngivet til ære for deres opdagere, Reiji Okazaki og Tsuneko Okazaki, der i 1968 studerede DNA-replikation i en virus, der inficerer bakterien Escherichia coli.
DNA består af to tråde, der danner en dobbelt helix, der ligner meget en vindeltrappe. Når en celle skal opdele, skal den lave en kopi af dets genetiske materiale. Denne proces til kopiering af genetisk information er kendt som DNA-replikation.
Under DNA-replikation kopieres de to kæder, der udgør dobbelt helix, den eneste forskel er retningen, i hvilken disse kæder er orienteret. En af strengene er i 5 '→ 3' retning, og den anden er i den modsatte retning, i 3 '→ 5' retningen.
De fleste af oplysningerne om DNA-replikation stammer fra undersøgelser foretaget med E. coli-bakterierne og nogle af dens vira.
Der er imidlertid tilstrækkelig dokumentation til at konkludere, at meget af aspekterne af DNA-replikation er ens i både prokaryoter og eukaryoter, inklusive mennesker.
Okazaki-fragmenter og DNA-replikation
I begyndelsen af DNA-replikation adskilles den dobbelte helix af et enzym kaldet helikase. DNA-helikase er et protein, der bryder de hydrogenbindinger, der holder DNA i den dobbelte spiralstruktur, hvorved de to strenge løses.
Hver streng i DNA-dobbelthelix er orienteret i den modsatte retning. En kæde har således retningen 5 '→ 3', som er den naturlige replikationsretning, og det kaldes derfor en ledende streng. Den anden kæde har retning 3 '→ 5', som er den modsatte retning og kaldes en hængende streng.
DNA-polymerase er det enzym, der er ansvarlig for syntese af nye DNA-strenge, der tager de to tidligere adskilte strenge som en skabelon. Dette enzym fungerer kun i 5 '→ 3' retning. Følgelig kan kun i en af skabelonstrengene (lederstrengen) den kontinuerlige syntese af en ny DNA-streng finde sted.
Tværtimod, da strengen er i den modsatte retning (3 '→ 5' retning), udføres syntesen af dens komplementære kæde diskontinuerligt. Dette indebærer syntese af disse segmenter af genetisk materiale kaldet Okazaki-fragmenter.
Okazaki-fragmenter er kortere i eukaryoter end i prokaryoter. Imidlertid gentages de ledende og haltende strenge ved henholdsvis kontinuerlige og diskontinuerende mekanismer i alle organismer.
Uddannelse
Okazaki-fragmenter er lavet af et kort stykke RNA kaldet en primer, som syntetiseres af et enzym kaldet primase. Primeren syntetiseres på den forsinkede skabelonstreng.
Enzymet DNA-polymerase tilføjer nucleotider til den tidligere syntetiserede RNA-primer og danner således et Okazaki-fragment. RNA-segmentet fjernes derefter med et andet enzym og erstattes derefter med DNA.
Endelig er Okazaki-fragmenterne knyttet til den voksende DNA-streng gennem aktiviteten af et enzym kaldet ligase. Syntesen af den forsinkede kæde forekommer således diskontinuerligt på grund af dens modsatte orientering.
Referencer
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6. udg.). Garland Science.
- Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemi (8. udg.). WH Freeman and Company.
- Brown, T. (2006). Genomer 3 (3. udg.). Garland Science.
- Griffiths, A., Wessler, S., Carroll, S. & Doebley, J. (2015). Introduktion til genetisk analyse (11. udgave). WH Freeman.
- Okazaki, R., Okazaki, T., Sakabe, K., Sugimoto, K., & Sugino, A. (1968). Mekanisme til DNA-kædevækst. I. Mulig diskontinuitet og usædvanlig sekundær struktur i nyligt syntetiserede kæder. Forløb fra Det Nationale Akademi for Videnskaber i Amerikas Forenede Stater, 59 (2), 598–605.
- Snustad, D. & Simmons, M. (2011). Principper for genetik (6. udg.). John Wiley og sønner.
- Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life on the Molecular Level (5. udg.). Wiley.