กระบวนการสังเคราะห์ DNA

http://www.bloggang.com/data/d/dnahunsa/picture/1285253802.jpg

ในขณะที่เซลล์จะมีการแบ่งตัวจะมีการเพิ่มจำนวน Chromosome อีก 1 เท่าตัวในระยะ Interphase ของการแบ่งเซลล์แบบ Mitosis โดยเรียกกระบวนการนี้ว่า การสังเคราะห์ DNA หรือ DNA Replication

สิ่งที่ใช้ในกระบวนการนี้มีดังนี้
1.DNA แม่แบบ (DNA Template)
2.DNA Helicase (DNA Helicase หรือ Helix-destabilizing protein) เป็นเอนไซม์ที่สลายพันธะไฮโดรเจน ทำให้โมเลกุลDNAมีการคลายเกลียวคู่ ออกจากกันเป็นสายเดี่ยว 2 สายโดยอาศัยพลังงานจากการสลาย ATP
3. โปรตีน SSB (single strand DNA binding protein: SSB หรือ DBP) จะจับกับDNA สายเดี่ยวที่แยกออกจากกันเป็นตัวป้องกันไม่ให้ DNAสายเดี่ยวกลับไปจับกันอีก และป้องกัน DNA สายเดี่ยวไม่ให้ถูกย่อยโดยเอนไซม์ Nuclease
4. DNA Gyrase หรือ Topoisomerase ทำหน้าที่คลายปมเหนือจุดแยก (replication fork) โดยการตัด DNA สายใดสายหนึ่งออก เพื่อให้คลายเกลียวได้แล้วจึงต่อกลับใหม่
5. DNA Primase ทำหน้าที่สร้าง RNA เริ่มต้น (RNA primer)
6. DNA polymerase ทำหน้าที่ในการต่อสายPolynucleotide ให้ยาวขึ้นและตรวจสอบลำดับเบสที่ผิดพลาด และกำจัดลำดับเบสที่ผิดพลาดออกไป รวมถึงการกำจัด RNA primer และยังเป็นเอนไซม์หลักในการจำลองตัวของ DNA
7. DNA Ligase ทำหน้าที่เชื่อมดีเอ็นเอเส้นสั้น ๆ เข้าด้วยกัน โดยการสร้างพันธะ Phosphodiesterเชื่อม
โดยมีขั้นตอนดังต่อไปนี้

1. DNA Helicase เข้าสลายพันธะไฮโดรเจนทำให้สาย DNA เกลียวคู่แยกออกจากกันจะได้ DNA สายเดี่ยว 2 สาย

2. โปรตีน SSB เข้ามาเกาะบริเวณ DNA สายเดี่ยวที่แยกออกจากกัน ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้ DNA สายเดี่ยวทั้งสองสายนั้นกลับมาพันเกลียวกัน

3. RNA primase สร้าง RNA primer ซึ่ง RNA primer จะทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นการทำงานของ DNA polymerase

4. DNA polymeraseเข้าจับกับสายฺ DNA และนำดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์เดี่ยว(deoxyribonucleotide) เข้ามาต่อสายในทิศทาง 5'-3' โดยเชื่อมเบสที่คู่กันเข้าด้วยกันด้วยพันธะไฮโดรเจน และเชื่อมหมู่ฟอสเฟตของแต่ละ nucleotideให้เป็นพันธะ phosphodiester เมื่อจุดคลายเกลียวเลื่อนขึ้นไปก็จะได้ DNA สายใหม่ที่ยาวขึ้นเรื่อยๆ ตามทิศทางการเคลื่อนที่ของReplication fork เรียก DNA สายนี้ว่า leading strand

5. ในขณะที่เกิดการสังเคราะห์ DNA สาย leading บน DNA แม่แบบทั้งสองสายก็จะเกิดการสังเคราะห์ DNA ในอีกสายหนึ่ง แต่มีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของ
Replication fork โดยจะสร้างได้เป็นสายสั้นๆ เรียก DNA สายสั้นๆ แต่ละสายนี้ว่าชิ้นส่วนโอกาซากิ (Okazaki fragment) และเรียกเรียก DNA สายสั้นๆ ที่วางเรียงรายกันในลักษณะเป็นสายยาวนี้ว่า lagging strand

6. เมื่อการสังเคราะห์ DNA ดำเนินต่อไป DNA polymerase จะมีการกำจัด RNA primer ออก การกำจัดอาร์เอนเอไพรเมอร์ออกทำให้ดีเอ็นเอบริเวณดังกล่าอยู่ในสภาพสายเดี่ยวที่ไม่มีคู่ และ DNA polymerase เดิมจะนำดีออกซีไรโบนิ วคลีโอไทด์ตัวใหม่เข้ามาเติมเต็มช่องว่างนี้ และตามด้วยการเชื่อมพันธะ phosphodiester ของชิ้นส่วนโอกาซากิ แต่ละโมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยเอนไซม์ไลเกส (ligase) ในที่สุดได้เป็น DNA ใหม่ 2 โมเลกุล โดยแต่ละโมเลกุลมีสายเดิมอยู่ 1 สาย