Replikacija prokariotske DNK

**Replikacija prokariotske DNK** je proces kojim prokarioti dupliciraju svoju DNK u drugu kopiju koja se prenosi na ćelije kćeri. Iako se često proučava u modelnom organizmu *E. coli*, druge bakterije pokazuju mnogo sličnosti. Replikacija je dvosmjerna i potiče od jednog replikacijskog porijekla (OriC). Sastoji se od tri koraka: inicijacije, elongacije i terminacije.

. Većina kružnih bakterijskih hromosoma se replicira dvosmjerno, počevši od jedne take porijekla i replicirajući se u dva smjera od početka. Ovo rezultira polukonzervativnom replikacijom, u kojoj svaka nova identična molekula  DNK sadrži jedan šablonski lanac od originalnecmolekule, prikazane kao pune linije, i jedan novi lanac, prikazan kao isprekidane linije.]]

## Inicijacija
thumb|Inicijacija i elongacija prokariotske DNK

Sve ćelije moraju završiti replikaciju DNK prije nego što mogu nastaviti s novom diobom. Uvjeti medija koji podržavaju brzi rast bakterija također su upareni s kraćim međuinicijalnim vremenom u njima, tj. vrijeme udvostručenja u brzorastućim ćelikjama je manje u odnosu na standardni spori rast. Drugim rečima, moguće je da u uslovima brzog rasta ćelije bake počnu da repliciraju svoju DNK za ćeliju unuke. Iz istog razloga, početak replikacija DNK je visoko reguliran. Bakterijsko porijeklo reguliše sklapanje orisoma, kompleksa jedro-protein koji je sastavljen na porijeklu odgovornom za odmotavanje izvora i punjenje svih mehanizama za replikaciju. U *]]E. coli]]*,  smjer za sklapanje orisoma ugrađen je u kratki dio nukleotidne sekvence koja se naziva ishodište replikacije ("oriC") koja sadrži više mjesta vezivanja za inicijatorski protein ADNK(visoko homologni protein u bakterijskom carstvu). ADNK ima četiri domena, odgovorna za određeni zadatak. Postoji 11 ADNK veznih mjesta/kutija na porijeklu replikacije *E. coli*, C-DNK-punjač helikaze tada stupa u interakciju s A-DNK, vezanom za jednolančanu DNK kako bi regrutirao B-DNK helikazu koja će nastaviti da odmotava DNK dok G-DNK-primaza postavlja RNK prajmer i DNK-polimerazni III holoenzim počinje elongaciju.

### Regulacija 
Replikacija hromosom  u bakterijama je regulirana u fazi inicijacije. i konvertuje se nazad u aktivni ADNK-ATP oblik, pomoću DARS-a (ADNK reaktivirajuća sekvenca, koja je sama regulirana putem Fis-a i IHF-a). Međutim, glavni izvor ADNK-ATP je sinteza novih molekula. SeqA, IciA, inhibicija "ADNK" gena (putem SeqA proteina),

## Elongacija
thumb|left|Replisom *E coli* sa petljom u zaostalom lancu DNK

Kada je prajmiranje avršeno, holoenzim DNK-polimeraze III se učitava u DNK i počinje replikacija. Katalitski mehanizam DNK-polimeraze III uključuje upotrebu dva metalna iona u aktivnom mjestu i regije na aktivnom mjestu koja može razlikovati dezoksiribonukleotid i ribonukleotide. Metalni ioni su općii divalentni kationi koji pomažu 3' OH da započne nukleofilni napad na alfa fosfat dezoksiribonukleotida i orijentiše i stabilizuje negativno nabijeni trifosfat na dezoksiribonukleotidu. Nukleofilni napad 3' OH na alfa fosfat oslobađa pirofosfat, koji se zatim hidrolizira (uz pomoć neorganske fosfataze) u dva fosfata. Ova hidroliza dovodi do završetka sinteze DNK.

Nadalje, DNK-polimeraza III mora biti u stanju da razlikuje ispravno uparene i pogrešno uparene baze. Ovo se postiže razlikovanjem Watson-Crickovih baznih parova korištenjem džepa aktivnog mjesta koje je komplementarno po obliku strukturi ispravno uparenih nukleotida. Ovaj džep ima ostatak tirozina koji je u stanju da formira van der Vaalsove interakcije sa ispravno uparenim nukleotidom. Osim toga, dsDNK (dvolančana DNK) na aktivnom mjestu ima širi glavni žljeb i plići mali žlijeb koji omogućava stvaranje vodikovih veza s trećim dušikom purinske baze i drugim kisikom pirimidinskih baza. Konačno, aktivno mjesto stvara opsežne vodikove veze sa okosnicom DNK. Ove interakcije rezultiraju zatvaranjem DNK polimeraze III oko ispravno uparene baze. Ako je baza umetnuta i pogrešno uparena, ove interakcije se ne bi mogle dogoditi zbog prekida vodikove veze i van der Waalsovih interakcija.

DNK se čita u smjeru 3' → 5', stoga se nukleotidi sintetiziraju (ili vezuju za šablon lanca) u smjeru 5' → 3'. Međutim, jedan od roditeljskih lanaca DNK je 3' → 5' dok je drugi 5' → 3'. Da bi se ovo riješilo, replikacija se događa u suprotnim smjerovima. Krećući se prema replikacijskoj viljuški, vodeći lanac se sintetizira na kontinuiran način, zahtijevajući samo jedan prajmer. S druge strane, zaostajući lanac, koji ide dalje od replikacijske viljuške, sintetizira se u sekvenci kratkih fragmenata poznatih kao Okazaki fragmenti, zbog čega je potrebno mnogo prajmera. RNK prajmeri Okazaki fragmenta se naknadno razgrađuju pomoću RNaza H i DNK-polimeraze I (egzonukleaze), a praznine (ili urezi)) ispunjeni su dezoksiribonukleotidima i zapečaćeni enzimom ligaza.

### Stopa replikacije
Brzina replikacije DNK u živoj ćeliji prvo je izmjerena kao brzina elongacije DNK faga T4 kod *E. coli* inficirane fagom. Tokom perioda eksponencijalnog povećanja DNK na 37&nbsp;°C, brzina je bila 749 nukleotida u sekundi. Stopa mutacije po paru baza po replikaciji tokom sinteze DNK faga T4 je 1,7 na 108.

## Terminacija 
Prestanak replikacije DNK u *E. coli* završava se upotrebom terminacijskih sekvenci i Tus proteina. Ove sekvence omogućavaju da dvije replikacijske viljuške prođu samo u jednom smjeru, ali ne i u drugom.

Replikacija DNK u početku proizvodi dva katenirana ili povezana kružna DNK dupleksa, od kojih svaki sadrži jedan roditeljski lanac i jedan novosintetizirani lanac (po prirodi semikonzervativne replikacije). Ova katenacija se može vizualizirati kao dva međusobno povezana prstena koja se ne mogu razdvojiti. Topoizomeraza 2 u *E. coli* razdvaja ili dekatenira dva kružna dupleksa DNK, razbijanjem fosfodiestarskih veza u dva uzastopna nukleotida, bilo roditeljske ili novoformirane DNK i nakon toga ligirajuća aktivnost ligira prekinuti lanac DNK i tako se formiraju dvije DNK.

## Ostali modeli prokariotske replikacije 
Replikacija teta tipa je već spomenuta. Postoje i drugi tipovi prokariotske replikacije kao što su replikacija kotrljajućeg kruga i replikacijaD-petlja

### Replikacija kotrljajućeg kruga
Ovo se vidi u bakterijskoj konjugaciji gdje se isti kružni šablon DNK rotira i oko njega se razvija novi lanac.
thumb|Kotrljajuća kružna replikacija. 
Kada je konjugacija inicirana signalom, **relaksaza**,  enzim stvara urez u jednom od lanaca konjugativnog plazmida na *oriT *. Relaksaza može djelovati sama ili u kompleksu od preko desetina proteina poznatih pod zajedničkim nazivom **relaksozom**. U sistemu F-plazmida, enzim relaksaze se naziva TraI, a relakzosom se sastoji od TraI, TraY, TraM i integrisanog faktora domaćina IHF. Urezani lanac ili *T-lanac* se zatim odmotava od neprekinute niti i prenosi u ćeliju primatelja u smjeru od 5'-kraja do 3'-kraja. Preostali lanac se replicira ili neovisno o konjugativnom djelovanju (vegetativna replikacija počinje na *oriV*) ili u skladu s konjugacijom (konjugativna replikacija slična kotrljajućen krugu replikacije lambda faga). Konjugativna replikacija može zahtijevati drugi urez prije uspješnog prijenosa. Nedavni izvještaj tvrdi da je inhibirao konjugaciju s hemikalijama koje oponašaju međukorak ovog drugog događaja urezivanja.

### Replikacija D-petlje 
Replikacija D-petlje se uglavnom vidi u organelskoj DNK, gdje se formira trolančana struktura nazvana petlja pomjeranja.

## Reference
## Vanjski linkovi
Kategorija:Replikacija DNK