Darvas Zsuzsa, László Valéria

Sejtbiológia

G1–S átmenet, S-fázis

Az S fázis legfontosabb eseménye a sejt DNS-ének a megkettőzése, a replikáció. Mivel az eukarióta sejtekben a prokariótákhoz képest igen nagy mennyiségű DNS van, egyszerre több helyen, az ún. origóknál indul el a DNS szintézis. A sejtciklus teljes ideje alatt az origókhoz az origó felismerő komplex (ORC) kapcsolódik. A G1 fázisban számos egyéb protein, többek között a helikáz enzim, amely szétcsavarja a DNS kettős hélixet, bekötődik az origókhoz, és létrehozza a pre-replikációs komplexet (pre-RC). A replikáció elindításért a ciklin dependens kinázok, elsősorban a Cdk2-E-ciklin komplex a felelős. A Cdk2-E-ciklin komplex azonban inaktív, mivel az egyik Cdk gátló, a p27 kötődik hozzá. Aktiválásához először a p27-et le kell bontani. Ebben egy ubiqutin-ligáz, az SCF (Skp-Cullin-F-box protein) játszik szerepet, úgy, hogy ubiquitinálja a p27 proteint, ami ezután lebomlik a proteaszómában, és Cdk2-E-ciklin felszabadul a gátlás alól. Hatására fokozódik a pRb foszforiláció, majd többek között, az A-ciklin szintézise. A Cdk2-A ciklin közvetlenül aktiválja a pre-replikációs komplexet. Ezután, egyrészt duplikálódik a DNS, másrészt a másik fontos következmény, hogy a pre-replikációs komplex aktiválódása gátolja az újabb pre-replikációs komplexek kialakulását, tehát a DNS csak és kizárólag egyszer kettőződhet meg.

A DNS megkettőződés vagy replikáció egy igen fontos és összetett folyamat, amelynek csak a legfontosabb pontjait érintjük. A reakciót egy sokkomponensű multienzim komplex katalizálja. A DNS mindkét szála mintaként, templátként szolgál, és a komplementaritásnak megfelelően épülnek be a nukleotidok a képződő láncba. Rádioaktív izotóppal jelzett monomerekkel végzett vizsgálatokkal igazolták a szintézis szemikonzervatív voltát, tehát azt, hogy a szintézis után keletkezett két molekulában az egyik szál mindig a régi, a másik pedig újonnan készült. A bázispárosodás egyértelműsége miatt a keletkező két molekula szükségszerűen megegyezik egymással.

Első lépésben a DNS kettős hélix szétcsavarodik. Mint már említettük, az eukarióta DNS-en ez egyszerre több helyen, az origóknál történik meg. Itt tehát a DNS kettős spirál szétnyílik, két Y alakú, ún. replikációs villa alakul ki, és a DNS mindkét szála duplikálódik.

A multienzim komplex egyik legfontosabb tagja a DNS polimeráz, ami végsősoron a szintézist végzi. A szubsztrátok a dezoxinukleozid trifoszfátok, és egy-egy nukleotid beépüléséhez az energiát két foszfátcsoport leszakítása biztosítja.

A DNS polimeráz egyik lényeges tulajdonsága, hogy nem tudja elkezdeni a szintézist, csak egy már kész nukleotidlánchoz tudja az újabb nukleotidokat hozzákapcsolni. Ezért először a DNS primáz, amely el tudja kezdeni a szintézist, egy rövid RNS szakaszt, az ún. primert hozza létre. Ehhez a primerhez a DNS polimeráz már hozzá tudja építeni a nukleotidokat (XIV.9. ábra). A DNS polimeráz másik fontos jellemzője, hogy 5’–3’ irányban képes csak működni, ezért egy nagyon sajátságos helyzet alakul ki. A DNS molekula egyik, ún. vezető szálán, ami a 3’–5’ irányú templátról képződik, folyamatosan történhet a szintézis, de a másik, ún. elmaradó szál Okazaki fragmentumok formájában készül az 5’–3’ irányú templátról. Ennek az az oka, hogy az elmaradó szál szintézise csak a replikációs villa további nyílása, valamint a folyamatos szál szintézise után történik (lásd a XIV.9. ábrát). Természetesen a primerek később kivágódnak az elmaradó szálon, helyükre DNS szakasz szintetizálódik és végül az Okazaki fragmentumokat egy enzim, a DNS ligáz kapcsolja össze. Az újonnan szintetizálódott szál 5’ vége nem tud pótlódni, és ezért ez a szál ciklusról ciklusra rövidül. Az egyik elmélet szerint, ez a sejt öregedéséhez vezet, amire még visszatérünk az öregedési elméleteknél.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_1167/#m1338setb_1167 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_1167/#m1338setb_1167)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_1167/#m1338setb_1167)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

XIV.9. ábra. A DNS megkettőződése, amelyet a DNS polimeráz végez a vezető szálon folyamatosan, az elmaradón pedig

Okazaki fragmentumok formájában. Mivel nem képes a polinukleotid szál szintézisének elkezdésére, először egy rövid RNS primer (a rajzon nincs feltüntetve) készül, amit a DNS polimeráz folytat. A rajzon két (jobboldali és a baloldali) replikációs villa együtt van feltüntetve

A DNS replikációban olyan enzimek is közreműködnek, amelyek a DNS szintézisekor vagy máskor bekövetkező hibák kijavításában, a repairben is részt vesznek. Ezek működésére itt nem térünk ki.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 704 4

Orvostudomány Semmelweis Kiadó könyvei

Reméljük, hogy a hallgatóknak nemcsak egy olyan jegyzetet készítettünk, amelyet meg kell tanulniuk, de sikerült belevinnünk azt az érzést is, amely a jegyzet megírásakor és átírásakor eltöltött minket. Ez az érzés a csodálat. Milyen csodálatos kis egység a sejt, milyen tökéletesen és logikusan szervezett! Mi sem, és így a hallgató sem menekülhet meg a molekuláris szemlélettől, amely manapság a biológia és az orvostudomány minden területén uralkodóvá vált. Igyekeztünk csak annyi molekulát és molekuláris mechanizmust megemlíteni, amelyet feltétlenül szükségesnek tartottunk a sejtben zajló folyamatok megismeréséhez és megértéséhez. Kívánjuk, hogy a leírtak segítsék a hallgatókat más tárgyak anyagának megértésében és elsajátításában is. A jegyzet immáron negyedik, javított kiadását tartják a kezükben és persze ez is több, mint az előző. Mentségünkre legyen mondva a többlet nemcsak több szöveget, de több képanyagot és ábrát is jelent. Reméljük ez segít jobban megérteni a sejtekben zajló, néha bizony komplikált eseményeket. (a szerzők)

Hivatkozás: https://mersz.hu/darvas-laszlo-sejtbiologia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero