Replicatie (DNA)

Replicatie is het proces waarin DNA verdubbeld wordt. Het vindt plaats in alle levensvormen en is de basis voor de instandhouding van het erfelijk materiaal. Het DNA repliceert zich in de S-fase van de celcyclus. Pas wanneer een cel al zijn genetische informatie heeft gekopieerd kunnen bij de celdeling (mitose) twee dochtercellen ontstaan, die dan beiden beschikken over een identiek genoom.

DNA replicatie is een complex proces waarbij veel verschillende eiwitten zijn betrokken.^[1][2] Een hoofdrol speelt DNA-polymerase, die voor de polymerisatie van nucleotiden zorgt, zodat een nieuwe DNA-streng wordt gevormd.^[3] De nucleotiden van de nieuwe streng worden verbonden met zogenaamde fosfodiësterbindingen (covalente bindingen tussen de OH-groep en de fosfaatgroep van de nucleotiden). In prokaryoten zijn drie DNA-polymerasen aangetoond: polymerase I, II en III. De replicatie van prokaryotisch DNA is goed onderzocht en voor een groot deel opgehelderd. Het kopiëren van DNA gebeurt met een grote precisie: DNA-polymerase heeft een intrinsieke foutmarge van minder dan één fout per miljoen toegevoegde nucleotiden.^[4]

In het kernplasma bevinden zich onder andere de vrije nucleotiden dATP, dTTP, dGTP en dCTP. Dit zijn de bouwstenen die gebruikt worden bij DNA-synthese. Ze bestaan ieder uit desoxyribose (d), een base (A, T, G of C) en drie fosfaatgroepen (TP). Door twee fosfaatgroepen af te splitsen, komt chemische energie vrij. DNA-polymerase kan alleen een nieuwe nucleotide aanhaken op de hydroxylgroep aan het zogenaamde 3’-eind, waardoor polymerisatie van beide ketens altijd in de 5' naar 3'-richting plaatsvindt. Om replicatie te beginnen, wordt een kort RNA-fragment, een zogenaamde primer, gekoppeld aan de DNA-streng door het enzym primase.

1. ↑ (en) Falaschi A, Kornberg A (1966). Biochemical studies of bacterial sporulation. II. Deoxy- ribonucleic acid polymerase in spores of Bacillus subtilis. The Journal of Biological Chemistry 241 (7): 1478–82. PMID 4957767.
2. ↑ (en) (1960). Enzymatic synthesis of deoxyribonucleic acid. VII. Synthesis of a polymer of deoxyadenylate and deoxythymidylate. The Journal of Biological Chemistry 235: 3242–9. PMID 13747134.
3. ↑ Bollum FJ (1960). Calf thymus polymerase. The Journal of Biological Chemistry 235: 2399–403. PMID 13802334.
4. ↑ (nl) Prinsen J, van der Leij F (2015). De bouwstenen van het leven. Wageningen Academic Publishers. ISBN 978-90-8686-270-2.