A replicação do DNA, o processo pelo qual o material genético é copiado em duas moléculas filhas idênticas, começa em locais específicos do genoma chamados origens de replicação. Estas origens servem como pontos de partida para a maquinaria de replicação, que consiste em proteínas e enzimas que trabalham em conjunto para desenrolar a dupla hélice do ADN, sintetizar novas cadeias complementares às cadeias existentes e rever o ADN recém-sintetizado para garantir a precisão. Aqui está uma visão geral de como a replicação começa nas origens da replicação:

1. Desenrolamento da dupla hélice do DNA: A replicação começa com o desenrolar da dupla hélice do DNA, que é firmemente enrolada para caber dentro da célula. Esse desenrolamento cria duas “bolhas de replicação”, com o DNA desenrolado formando as forquilhas de replicação no centro.

2. Ligação da enzima helicase: O processo de desenrolamento é facilitado por uma enzima chamada helicase. A helicase se liga ao DNA nas origens da replicação e separa as duas fitas da dupla hélice, quebrando as ligações de hidrogênio entre os nucleotídeos complementares.

3. Estabilização do DNA desenrolado: À medida que a dupla hélice do DNA se desenrola, proteínas chamadas proteínas de ligação ao DNA de fita simples (SSBs) ligam-se às fitas separadas para evitar que elas se recombinem. Esses SSBs estabilizam o DNA desenrolado e ajudam a manter a forquilha de replicação.

4. Formação do complexo de replicação: Em cada bifurcação de replicação, forma-se um complexo de replicação. Este complexo inclui múltiplas proteínas e enzimas, incluindo DNA polimerase (a enzima que sintetiza novas cadeias de DNA), primase (uma enzima que sintetiza primers curtos de RNA) e fatores auxiliares envolvidos na revisão e manutenção da estrutura da forquilha de replicação.

5. Síntese de primers de RNA: A DNA polimerase, que só pode estender as cadeias de DNA existentes, requer um ponto de partida para a síntese de DNA. Primase sintetiza primers curtos de RNA complementares às fitas modelo de DNA. Esses primers fornecem uma extremidade 3' livre para a DNA polimerase se ligar e iniciar a síntese de DNA.

6. Síntese de DNA pela DNA polimerase: A DNA polimerase se liga aos primers de RNA e começa a sintetizar novas fitas de DNA adicionando nucleotídeos que são complementares à fita modelo. Os nucleotídeos estão ligados entre si por ligações fosfodiéster, estendendo as cadeias crescentes de DNA na direção 5' para 3'.

7. Revisão e correção: À medida que a DNA polimerase sintetiza novas cadeias de DNA, ela também revisa os nucleotídeos recém-adicionados para garantir a precisão. Se um nucleotídeo 間違えた for incorporado, a DNA polimerase pode removê-lo e substituí-lo pelo nucleotídeo correto. Este mecanismo de revisão ajuda a manter a fidelidade da replicação do DNA.

O processo de replicação continua bidirecionalmente a partir de cada origem de replicação, com as duas forquilhas de replicação movendo-se em direções opostas até que todo o genoma seja replicado. Uma vez concluída a replicação, os iniciadores de RNA são removidos e as lacunas deixadas por eles são preenchidas pela DNA polimerase. As extremidades das fitas de DNA recém-sintetizadas são então seladas por uma enzima chamada DNA ligase, completando o processo de replicação do DNA.