Replikation av DNA, den process genom vilken genetiskt material kopieras till två identiska dottermolekyler, börjar på specifika platser i genomet som kallas replikationsursprung. Dessa ursprung fungerar som utgångspunkter för replikationsmaskineriet, som består av proteiner och enzymer som arbetar tillsammans för att varva ner DNA-dubbelhelixen, syntetisera nya strängar som kompletterar de befintliga strängarna och korrekturläsa det nysyntetiserade DNA:t för att säkerställa noggrannhet. Här är en allmän översikt över hur replikeringen börjar vid replikeringsstarten:

1. Avlindning av DNA-dubbelhelixen: Replikationen börjar med att DNA-dubbelhelixen lindas upp, som är tätt lindad för att passa in i cellen. Denna avlindning skapar två "replikationsbubblor", med det avlindade DNA:t som bildar replikationsgafflarna i mitten.

2. Bindning av helikasenzymet: Avlindningsprocessen underlättas av ett enzym som kallas helikas. Helicase binder till DNA vid replikationsstarten och separerar de två strängarna i dubbelhelixen, vilket bryter vätebindningarna mellan komplementära nukleotider.

3. Stabilisering av avrullat DNA: När DNA-dubbelhelixen lindas upp binder proteiner som kallas enkelsträngade DNA-bindande proteiner (SSB) till de separerade strängarna för att förhindra att de återannealer. Dessa SSB stabiliserar det avlindade DNA:t och hjälper till att upprätthålla replikationsgaffeln.

4. Bildning av replikeringskomplexet: Vid varje replikeringsgaffel bildas ett replikeringskomplex. Detta komplex inkluderar flera proteiner och enzymer, inklusive DNA-polymeras (enzymet som syntetiserar nya DNA-strängar), primas (ett enzym som syntetiserar korta RNA-primers) och hjälpfaktorer som är involverade i korrekturläsning och underhåll av replikationsgaffelns struktur.

5. Syntes av RNA-primrar: DNA-polymeras, som bara kan förlänga befintliga DNA-strängar, kräver en utgångspunkt för DNA-syntes. Primase syntetiserar korta RNA-primrar som är komplementära till mall-DNA-strängarna. Dessa primrar ger en fri 3'-ände för DNA-polymeras att fästa vid och starta DNA-syntes.

6. DNA-syntes med DNA-polymeras: DNA-polymeras binder till RNA-primrarna och börjar syntetisera nya DNA-strängar genom att lägga till nukleotider som är komplementära till mallsträngen. Nukleotiderna är sammanlänkade med fosfodiesterbindningar, vilket förlänger de växande DNA-strängarna i 5'- till 3'-riktningen.

7. Korrekturläsning och rättelse: Eftersom DNA-polymeras syntetiserar nya DNA-strängar, korrekturläser det också de nyligen tillagda nukleotiderna för att säkerställa noggrannhet. Om en 間違えたnukleotid införlivas kan DNA-polymeraset ta bort den och ersätta den med rätt nukleotid. Denna korrekturläsningsmekanism hjälper till att upprätthålla troheten i DNA-replikationen.

Replikationsprocessen fortsätter dubbelriktat från varje replikationsursprung, med de två replikationsgafflarna som rör sig i motsatta riktningar tills hela genomet replikeras. När replikeringen är klar, tas RNA-primrarna bort och luckorna de lämnade efter sig fylls i av DNA-polymeras. Ändarna av de nysyntetiserade DNA-strängarna förseglas sedan av ett enzym som kallas DNA-ligas, vilket fullbordar DNA-replikationsprocessen.