2.2.9.2 Möglichkeiten der unidirektionalen Replikation

Bei der unidirektionalen Replikation läuft die Replikationsgabel vom ori (origin of replication) aus in eine Richtung. Es gibt mehrere Möglichkeiten der unidirektionalen Replikation:

• Θ-Replikation (Theta-Replikation):

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Abb. 22: Θ-Replikation

• rolling circle-Replikation:

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Abb. 23: rolling circle-Replikation

Zunächst erfolgt ein Einzelstrangbruch (nick) durch ein spezielles Enzym. Der innere der bei¬den DNA-Stränge rollt dann untergleichzeitiger Verdopplung der Stränge ab. Nach einer kompletten Umdrehung spaltet ein spezielles Enzym den linearen Doppelstrang ab, der sich wieder zum Ring schließt.

Die rolling circle-Replikation läßt sich auch oft zwischen zwei artverwandten Bakterien bei einem Plasmidtransfer beobachten. Dabei "dockt" zunächst die Bakterienzelle, die ein zu übertragendes Plasmid besitzt, mit ihren Pili an eine weitere Bakterienzelle (diese erhält eine Kopie des Plasmids) an. Dann bildet sich eine Cytoplasmabrücke aus, durch die die während der rolling cirle-Replikation verdoppelte Plasmid-DNA übertragen wird. Dieser Vorgang des DNA-Transfers wird als Konjugation bezeichnet.

Auch bei Bakteriophageninfektionen von Bakterien findet die rolling circle-Replikation oft statt. Dabei dockt ein entsprechender Virus (z. B. der λ-Phage von E. coli) an die Bakterienzelle an und injiziert ihre lineare, doppelsträngige DNA mit zueinander komplementären überstehenden Enden. Im Bakterium kommt es dann zum Ringschluß der ursprünglich linearen DNA. Durch rolling circle-Replikation kommt es dann zur schnellen Vervielfältigung der Viren-Gene und somit auch zur vielfachen Übersetzung dieser in Viren(-Proteine).