13.6. Az Okazaki-fragmentumok

Cairns kísérletének nagy időfelbontású megismétlésével Reiji Okazaki 1968-ban megoldást talált az antiparallel láncok lemásolásának problémájára. Okazaki kimutatta, hogy csak az egyik új szál szintetizálódik folyamatosan. Természetesen az, amelyiknek az 5’→3’ irányú szintézise során az újonnan keletkező lánc a replikációs villa haladásával azonos irányban növekszik (lásd 13.9. ábra). Ezt a DNS szálat vezető szálnak hívjuk.

A másik szál, amelynek 5’-3’ irányú növekedése ellentétes irányú a replikációs villa haladásával, csak rövidebb darabokban keletkezhet. Ezt a szálat mindig újra, meg újra el kell kezdeni szintetizálni. Az így elkezdett darabok később kapcsolódnak egyetlen folyamatos szállá. Ezt a darabokban keletkező szálat követő szálnak nevezzük.

De vajon hogyan tudta mindezt kideríteni Okazaki? Cairns nyomán ő is osztódó kóli sejteket vizsgált. A tríciált timidines jelölést ugyanakkor csak 10 másodpercig alkalmazta. A sejteket azonnal elölte, a DNS két szálát lúgos kezeléssel szétválasztotta. Centrifugálást használt arra, hogy megvizsgálja a keletkezett radioaktív egyszálú DNS-ek méretét. Két nagyon eltérő típust talált. Nagyon nagy DNS-eket, és sokkal kisebb, ~1000 monomeregységet tartalmazó DNS-eket, amiket később róla neveztek el Okazaki-fragmentumoknak. Később az is kiderült, hogy ezek 5’-végén rövid RNS darab van. A nagyon hosszú DNS-ek a folyamatosan szintetizálódó szálat jelentették, amelyek a jelölés rövid ideje alatt hosszabbá váltak. A rövidebb darabok ahhoz a szálhoz tartoztak, amelyik újra, meg újra elkezdődik, tehát szakaszokban keletkezik.

Amikor a jelölést 10 másodperc helyett 15 másodpercig alkalmazta, szinte nem talált ilyen rövid darabokat! Az öt extra másodperc már elegendő volt arra, hogy a szakaszok ne csak elkészüljenek, de össze is épüljenek. Okazaki ráadásul izolálta is azt az enzimet, a DNS-ligázt, amelyik a DNS fragmentumokat összekapcsolta. Az eukarióta DNS is Okazaki-fragmentumokban keletkezik, de ott a fragmentumok mérete kisebb (100-200 egységnyi).

13.9. ábra: A replikációs villában az új szálak szintézise 5’-3’- irányú, az egyiké folytonos, a másiké szakaszos

13.9. ábra: A replikációs villában az új szálak szintézise 5’-3’- irányú, az egyiké folytonos, a másiké szakaszos