Wat is de functie van DNA-polymerase?

DNA-polymerase is een essentieel enzym dat een hoofdrol speelt in DNA-replicatie, het proces waarbij een cel een exacte kopie van zijn DNA maakt voordat het zich deelt. Dit gebeurt in de S-fase van de celcyclus.

De belangrijkste functies en werking van DNA-polymerase zijn:

1. Synthese van nieuwe DNA-strengen: DNA-polymerase is verantwoordelijk voor het aanbouwen van nieuwe nucleotiden aan een groeiende DNA-streng. Het is de 'bouwer' van de nieuwe DNA-moleculen.
2. Aflees- en bouwrichting:
   • Het enzym leest de originele (moeder) DNA-streng, die als mal (matrijs) dient, af in de richting van 3' naar 5'.
   • Tegelijkertijd bouwt het de nieuwe DNA-streng in de tegenovergestelde richting, van 5' naar 3'.
3. Gebruik van dNTP's als bouwstenen en energiebron:
   • De bouwstenen voor de nieuwe DNA-strengen zijn dNTP's (deoxyribonucleosidetrifosfaten). Dit zijn nucleotiden die elk bestaan uit een desoxyribose-suiker, een stikstofbase (adenine, thymine, cytosine of guanine) en drie fosfaatgroepen.
   • Wanneer deze dNTP's (dATP, dTTP, dCTP, dGTP) worden ingebouwd in de nieuwe DNA-streng, worden twee van de fosfaatgroepen afgesplitst. De energie die hierbij vrijkomt, wordt direct gebruikt om de binding tussen de nieuwe nucleotide en de groeiende streng te vormen.
4. Proofreading (foutcorrectie): DNA-polymerase heeft een ingebouwde 'proofreading'-functie. Dit betekent dat het eventuele fouten die tijdens het kopiëren ontstaan, kan opsporen en herstellen, wat zorgt voor een zeer nauwkeurige DNA-replicatie.

Rol in DNA-replicatie en de vorming van Okazaki-fragmenten:

Voordat DNA-polymerase kan beginnen met bouwen, 'ritst' het dubbelstrengs DNA open, waardoor twee losse strengen ontstaan. Omdat DNA-polymerase niet zomaar uit het niets kan beginnen, is er een kort RNA-startpunt nodig, een primer, gemaakt door het enzym primase.

• De leidende streng (leading strand): Eén van de twee matrijsstrengen kan continu worden afgelezen in de 3' naar 5' richting. Hierdoor kan DNA-polymerase de nieuwe streng continu synthetiseren in de 5' naar 3' richting.
• De volgende streng (lagging strand) en Okazaki-fragmenten: De andere matrijsstreng loopt in de 'verkeerde' richting (5' naar 3' vanuit het replicatievork). Hierdoor kan DNA-polymerase niet continu bouwen. In plaats daarvan bouwt het in korte stukjes, steeds weer beginnend met een nieuwe primer. Deze korte stukjes nieuw gesynthetiseerd DNA worden Okazaki-fragmenten genoemd.
• Afwerking: Nadat de Okazaki-fragmenten zijn gevormd, worden de RNA-primers verwijderd en vervangen door DNA-nucleotiden door een ander DNA-polymerase. Vervolgens verbindt het enzym DNA-ligase de Okazaki-fragmenten met elkaar, waardoor een complete, ononderbroken streng ontstaat.

Het resultaat is twee identieke DNA-moleculen, waarbij elk nieuw DNA-molecuul bestaat uit één 'oude' (matrijs) streng en één 'nieuwe' streng. Dit wordt semi-conservatieve replicatie genoemd.