HOOFDSTUK 14 : DNA REPLICATION,
RECOMBINATION AND REPAIR
1. The importance of good DNA management
1.1. Genetic Information is Precious
2. The rules for DNA replication are conserved
2.1 DNA Replication Consists of Three Phases
Fase I: Initiatie
- strengscheiding vergemakkelijkt door negatieve supercoiled staat van DNA
- scheiding van de strengen vereist nog steeds extra energie
- strengscheiding geïnitieerd en gekatalyseerd door helicases
- enkelstrengs DNA gestabiliseerd door enkelstrengig DNA-bindende eiwitten
- topologische stress veroorzaakt door strengscheiding wordt verlicht door
topoisomerases
Fase II: verlenging
- nieuw DNA wordt gesynthetiseerd door DNA-polymerasen, die een stuk enkelstrengs
DNA als sjabloon gebruiken en een primer nodig hebben.
- primers worden gegenereerd door primases
- opschoningsreacties worden uitgevoerd door polymerasen, nucleasen en DNA-ligasen
Fase III: Beëindiging
- beëindiging van de DNA-replicatie wordt uitgevoerd door specifieke eiwitten
2.2 DNA Replication is Semi-conservative
Semi-conservatieve replicatie: het gevestigde model van DNA replicatie waarbij elke streng
van een dubbelstrengs ouderlijke molecule dient als sjabloon voor de synthese van een
nieuwe streng, waardoor twee nieuwe DNA-moleculen ontstaan, elk samengesteld uit één
ouderstreng en één nieuw gepolymeriseerde streng
Experimenteel bevestigd door Meselson-Stahl experiment
- kweek E. coli in een kweekmedium met NH4Cl als enige stikstofbron, isoleer genomisch
DNA en onderzoek door centrifugeren in een CsCl-dichtheidsgradiënt
- kweek oudercellen in 15NH4Cl, (zwaar 15N DNA)
- breng cellen over naar medium met 14NH4Cl en laat cellen één keer verdubbelen
(hybride 15N-14N DNA)
- cellen ten minste twee keer laten verdubbelen in 14NH4Cl-medium (licht 14N en hybride
15N-14N DNA)
, 2.3 DNA Replication Starts at an Origin of Replication and is Bidirectional
DNA replicatie begint nt op willekeurige punten, het begint bij een oorsprong van replicatie
DNA replicatie gaat dan verder in beide richtingen waar de dubbele helix geopend is
(bidirectioneel)
De plaatsen waar het moeder-DNA wordt afgewikkeld en de gescheiden streng snel
gerepliceerd worden hebben een typische Y vorm (replicatievorken)
De positie van de replicatieforken is dynamisch
Bij circulaire chromosomen lijkt de replicatie intermediair op de Griekse letter theta (θ-
structuur)
Bacteriële genomen bevatten doorgaans één replicatieoorsprong en de DNA replicatie
verloopt via θ replicatie
Eukaryote genomen bevatten meerdere replicatie-organen sites
2.4 DNA Replication Proceeds in a 5’ to 3’ Direction and is Semi-
continuous
DNA kan alleen worden gesynthetiseerd vanuit 5' → 3'
- nucleofiele aanval van 3' OH-groep van nucleotide nop α fosfaat van inkomend dNTP
(n+1)
Template kan alleen worden gelezen vanaf 3' → 5'
Probleem?
Replicatievork beweegt in voorwaartse richting
De synthese van één streng (leading strand) kan in dezelfde richting bewegen als de
replicatievork
De synthese van de andere streng (lagging strand) kan niet in dezelfde richting als de
replicatievork verlopen vork (3' → 5' synthese?!?)
RECOMBINATION AND REPAIR
1. The importance of good DNA management
1.1. Genetic Information is Precious
2. The rules for DNA replication are conserved
2.1 DNA Replication Consists of Three Phases
Fase I: Initiatie
- strengscheiding vergemakkelijkt door negatieve supercoiled staat van DNA
- scheiding van de strengen vereist nog steeds extra energie
- strengscheiding geïnitieerd en gekatalyseerd door helicases
- enkelstrengs DNA gestabiliseerd door enkelstrengig DNA-bindende eiwitten
- topologische stress veroorzaakt door strengscheiding wordt verlicht door
topoisomerases
Fase II: verlenging
- nieuw DNA wordt gesynthetiseerd door DNA-polymerasen, die een stuk enkelstrengs
DNA als sjabloon gebruiken en een primer nodig hebben.
- primers worden gegenereerd door primases
- opschoningsreacties worden uitgevoerd door polymerasen, nucleasen en DNA-ligasen
Fase III: Beëindiging
- beëindiging van de DNA-replicatie wordt uitgevoerd door specifieke eiwitten
2.2 DNA Replication is Semi-conservative
Semi-conservatieve replicatie: het gevestigde model van DNA replicatie waarbij elke streng
van een dubbelstrengs ouderlijke molecule dient als sjabloon voor de synthese van een
nieuwe streng, waardoor twee nieuwe DNA-moleculen ontstaan, elk samengesteld uit één
ouderstreng en één nieuw gepolymeriseerde streng
Experimenteel bevestigd door Meselson-Stahl experiment
- kweek E. coli in een kweekmedium met NH4Cl als enige stikstofbron, isoleer genomisch
DNA en onderzoek door centrifugeren in een CsCl-dichtheidsgradiënt
- kweek oudercellen in 15NH4Cl, (zwaar 15N DNA)
- breng cellen over naar medium met 14NH4Cl en laat cellen één keer verdubbelen
(hybride 15N-14N DNA)
- cellen ten minste twee keer laten verdubbelen in 14NH4Cl-medium (licht 14N en hybride
15N-14N DNA)
, 2.3 DNA Replication Starts at an Origin of Replication and is Bidirectional
DNA replicatie begint nt op willekeurige punten, het begint bij een oorsprong van replicatie
DNA replicatie gaat dan verder in beide richtingen waar de dubbele helix geopend is
(bidirectioneel)
De plaatsen waar het moeder-DNA wordt afgewikkeld en de gescheiden streng snel
gerepliceerd worden hebben een typische Y vorm (replicatievorken)
De positie van de replicatieforken is dynamisch
Bij circulaire chromosomen lijkt de replicatie intermediair op de Griekse letter theta (θ-
structuur)
Bacteriële genomen bevatten doorgaans één replicatieoorsprong en de DNA replicatie
verloopt via θ replicatie
Eukaryote genomen bevatten meerdere replicatie-organen sites
2.4 DNA Replication Proceeds in a 5’ to 3’ Direction and is Semi-
continuous
DNA kan alleen worden gesynthetiseerd vanuit 5' → 3'
- nucleofiele aanval van 3' OH-groep van nucleotide nop α fosfaat van inkomend dNTP
(n+1)
Template kan alleen worden gelezen vanaf 3' → 5'
Probleem?
Replicatievork beweegt in voorwaartse richting
De synthese van één streng (leading strand) kan in dezelfde richting bewegen als de
replicatievork
De synthese van de andere streng (lagging strand) kan niet in dezelfde richting als de
replicatievork verlopen vork (3' → 5' synthese?!?)
