Chapter 8: DNA Replication and Repair

Back to chapter

8.3:

Lagging Strand Synthesis

JoVE Core
Cell Biology

This content is Free Access.

JoVE Core Cell Biology

Lagging Strand Synthesis

Video precedente
8.2: The DNA Replication Fork

Video successivo
8.4: The Replisome

Lingue

Condividere

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

الأشرطة التكميلية فى فى دى إن أيه ثنائي الشريطين تتضاعف 00:00:04.019 00:00:05.550 بمعدلات مختلفة. على شريط واحد،عملية التضاعف تكون متواصلة وسريعة. هذا الشريط الوليد المتكون حديثا 00:00:12.030 00:00:14.220 يسمى الشريط المتقدم.على الشريط الآخر،عملية التضاعف غير متواصلة،أبطأ نسبيًا،ويبدأ بعد ذلك بقليل. هذا الشريط الوليد يعرف باسم الشريط المتأخر. 00:00:25.690 00:00:28.180 دى إن أيه بوليميراز يمكنه فقط أن يخلّق 00:00:28.180 00:00:31.600 دى إن إيه في إتجاه الطرف 5 إلى الطرف 3.بسبب ذلك،الشريط المتقدم يتم تخليقه باستمرار. ولكن،دى إن أيه بوليميراز لا يمكنه تخليق دى إن أيه فى إتجاه الطرف 3 00:00:40.780 00:00:44.020 إلى الطرف 5 على الشريط المتأخر. 00:00:44.020 00:00:46.780 للتعامل مع هذه المشكلة تخليق دى إن أيه يحدث بشكل غير مستمر في إتجاه الطرف 5 إلى الطرف 3 إأنزيم دى إن إيه برايماز،الموجود بالقرب من فتحة شوكة التضاعف, سوف يخلق العديد من بادئات ار إن إيه 00:00:59.860 00:01:03.430 على الشريط المتأخر عندما يفك ال دى إن أيه الإلتفاف.ثم إنزيم دى إن إيه بوليميراز يخلّق دى إن أيه في نهاية البادىء 00:01:08.110 00:01:10.990 حتى يلقى البادىء التالي. هذه الدورة من تخليق البادىء بواسطة البرايماز وتليها إستطالة ال دى إن إيه بواسطة إنزيم بوليميراز تستمر بطول الشريط المتأخر. أجزاء دى إن أيه القصيرة الناتجة تعرف بأجزاء أوكازاكي.بعد ذلك يزيل الإنزيم بادئات ال ار ان ايه المبعثرة 00:01:30.460 00:01:32.980 بين أجزاء أوكازاكي. ثم يقوم انزيم دى إن أيه بوليميراز آخر بتعبئة المسافات الفارغة المتبقية بعد إستبعاد بادئات ار إن إيه. على الرغم إنزيم دى إن أيه بوليميراز لا يمكنه ملء الشقوق الموجودة بين أجزاء أوكازاكي.يتم تنفيذ هذه المهمة النهائية بواسطة إنزيم الوصل لايجاز, أى يضم نهاية الطرف 3 من مقطع واحد بنهاية الطرف 5 من مقطع آخر من أجل أن يصنع من الشريط المتأخر الغير متواصل الى شريط آخر متواصل

8.3:

Lagging Strand Synthesis

أثناء عملية النسخ المتماثل، يتم تصنيع الخيوط التكميلية في الحمض النووي DNA المزدوج الشريطة بمعدلات مختلفة. يبدأ النسخ المتماثل أولاً على السلسلة الرئيسية. يبدأ النسخ المتماثل لاحقاُ، ويحدث بشكل أبطأ، ويستمر بشكل متقطع على السلسلة المتأخرة.

هناك العديد من الاختلافات الرئيسية بين تركيب السلسلة الرئيسية وتركيب السلسلة المتأخرة. 1) يحدث تركيب السلسلة الرئيسية في اتجاه فتح شوكة النسخ المتماثل، بينما يحدث السلسلة المتأخرة في الاتجاه المعاكس. &#160؛ 2) لتركيب السلسلة الرئيسية، هناك حاجة إلى بادئ واحد، في حين أن بوادئ RNA متعددة مطلوبة لتركيب السلسلة المتأخرة. 3) بعد تركيب البادئ الأولي، تحتاج السلسلة الرئيسية إلى بوليميراز DNA فقط للاستمرار في التكرار، &#160؛ بينما تحتاج السلسلة المتأخرة إلى إنزيمات متعددة، بما في ذلك DNA بوليميراز I و RNase H و ليجاز. 4) يتم تصنيع السلسلة الرئيسية كقطعة متصلة، في حين يتم تصنيع السلسلة المتأخرة كسلسلة من القطع الأقصر تسمى شظايا أوكازاكي. وبالتالي، فإن تركيب السلسلة المتأخرة هو عملية متعددة الخطوات تتضمن تنسيقاً متطوراً بين الجزيئات المختلفة.

نظراً لاختلاف أحجام الجينوم من بدائيات النوى وحقيقيات النوى، تختلف عملية تركيب السلسلة المتأخرة بينهما. الاختلاف الأبرز هو طول شظايا أوكازاكي. يبلغ متوسط طول جزء أوكازاكي حوالي 1000 إلى 2000 نيوكليوتيد في بدائيات النوى، ولكن فقط من 100 إلى 200 نيوكليوتيد في حقيقيات النوى.

Suggested Reading

Okazaki, Tsuneko. "Days weaving the lagging strand synthesis of DNA—A personal recollection of the discovery of Okazaki fragments and studies on discontinuous replication mechanism—." Proceedings of the Japan Academy, Series B 93, no. 5 (2017): 322-338.
Hamdan, Samir M., and Antoine M. van Oijen. "Timing, coordination, and rhythm: acrobatics at the DNA replication fork." Journal of Biological Chemistry 285, no. 25 (2010): 18979-18983.
Chagin, Vadim O., Jeffrey H. Stear, and M. Cristina Cardoso. "Organization of DNA replication." Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2, no. 4 (2010): a000737.

Tags

Lagging Strand Synthesis Refers To The Process Of DNA Replication In Which The Lagging Strand Is Synthesized Discontinuously In Short Fragments Called Okazaki Fragments. This Process Occurs During The Replication Of The Non-template Strand Of DNA. The Lagging Strand Is Synthesized In The Opposite Direction To The Replication Fork Movement. As The Replication Fork Opens Up A RNA Primer Is Synthesized By The Enzyme Primase. This Primer Provides A Starting Point For DNA Polymerase III Which Then Extends The Primer By Adding Nucleotides In The 5′ To 3′ Direction. However Since DNA Synthesis Can Only Occur In One Direction The Lagging Strand Is Synthesized In Short Fragments. As The Replication Fork Progresses DNA Polymerase III Synthesizes These Fragments Each Initiated By A Separate RNA Primer. Once A Fragment Is Completed DNA Polymerase I Removes The RNA Primers And Replaces Them With DNA. Finally DNA Ligase Seals The Gaps Between The Okazaki Fragments By Catalyzing The Format