1. Svolgimento della doppia elica del DNA: La replicazione inizia con lo svolgimento della doppia elica del DNA, che è strettamente avvolta per adattarsi all'interno della cellula. Questo svolgimento crea due "bolle di replicazione", con il DNA svolto che forma le forcelle di replicazione al centro.
2. Legame dell'enzima elicasi: Il processo di svolgimento è facilitato da un enzima chiamato elicasi. L'elicasi si lega al DNA alle origini della replicazione e separa i due filamenti della doppia elica, rompendo i legami idrogeno tra nucleotidi complementari.
3. Stabilizzazione del DNA svolto: Mentre la doppia elica del DNA si svolge, le proteine chiamate proteine leganti il DNA a filamento singolo (SSB) si legano ai filamenti separati per impedire loro di riannodarsi. Questi SSB stabilizzano il DNA svolto e aiutano a mantenere la forca di replicazione.
4. Formazione del complesso di replicazione: Ad ogni fork di replicazione si forma un complesso di replicazione. Questo complesso comprende più proteine ed enzimi, tra cui la DNA polimerasi (l'enzima che sintetizza nuovi filamenti di DNA), la primasi (un enzima che sintetizza brevi primer di RNA) e fattori ausiliari coinvolti nella correzione di bozze e nel mantenimento della struttura della forca di replicazione.
5. Sintesi di primer di RNA: La DNA polimerasi, che può estendere solo i filamenti di DNA esistenti, richiede un punto di partenza per la sintesi del DNA. La primasi sintetizza brevi primer di RNA complementari ai filamenti di DNA modello. Questi primer forniscono un'estremità 3' libera alla DNA polimerasi per attaccarsi e avviare la sintesi del DNA.
6. Sintesi del DNA mediante DNA polimerasi: La DNA polimerasi si lega ai primer dell'RNA e inizia a sintetizzare nuovi filamenti di DNA aggiungendo nucleotidi complementari al filamento modello. I nucleotidi sono collegati tra loro da legami fosfodiestere, estendendo i filamenti di DNA in crescita nella direzione da 5' a 3'.
7. Correzione di bozze e correzione: Mentre la DNA polimerasi sintetizza nuovi filamenti di DNA, corregge anche i nucleotidi appena aggiunti per garantire la precisione. Se viene incorporato un nucleotide, la DNA polimerasi può rimuoverlo e sostituirlo con il nucleotide corretto. Questo meccanismo di correzione di bozze aiuta a mantenere la fedeltà della replicazione del DNA.
Il processo di replicazione continua in modo bidirezionale da ciascuna origine di replicazione, con le due forche di replicazione che si muovono in direzioni opposte finché non viene replicato l'intero genoma. Una volta completata la replicazione, i primer dell’RNA vengono rimossi e gli spazi vuoti lasciati vengono riempiti dalla DNA polimerasi. Le estremità dei filamenti di DNA appena sintetizzati vengono quindi sigillate da un enzima chiamato DNA ligasi, completando il processo di replicazione del DNA.
