Replikation

Replikation oder Reduplikation bezeichnet in der Biologie die Vervielfältigung der Nukleinsäuremoleküle als Träger der Erbinformation einer Zelle oder eines Virus. Die Vervielfältigung kann das gesamte Genom aus DNA bzw. RNA betreffen oder auch nur einzelne Chromosomen oder Segmente. Die Reduplikation genannte Verdopplung der DNA in der Synthese-Phase des Zellzyklus geht einer Mitose voraus und betrifft gewöhnlich den gesamten Chromosomensatz. Doch können in Zellzyklen mancher spezialisierter somatischer Zellen bei Eukaryoten auch Teile ihres Genoms unterschiedlich behandelt werden: bestimmte DNA-Sequenzen werden amplifiziert; andere DNAs werden nicht multipliziert und bleiben unterrepliziert in nachfolgenden Zyklen. In solchen Fällen der Differenzierung auf DNA-Ebene wird der allgemeinere Ausdruck Replikation für die zelluläre DNA-Synthese bevorzugt.

Der molekulare Mechanismus der Re(du)plikation doppelsträngiger DNA ist stets semikonservativ (von lateinisch semi ‚halb‘ und conservare ‚erhalten‘).^[1] Die DNA-Doppelhelix wird enzymatisch in ihre beiden Stränge aufgetrennt; dann katalysieren DNA-Polymerasen an jedem Einzelstrang die komplementäre Ergänzung zu einer halbkonservativen (= halbneuen) DNA-Doppelhelix. „Komplementär“ bedeutet, dass der vereinzelte, konservative DNA-Strang die Basen-Abfolge (Sequenz) seines künftig gegenüberliegenden Stranges eindeutig bestimmt. Jede Base eines DNA-Nukleotids kann nach den Regeln der Basenpaarung nur mit einem festgelegten Partner über Wasserstoffbrücken stabil binden (Adenin ↔ Thymin; Guanin ↔ Cytosin).

Bei RNA-Viren^[2] und Retroviren ist deren RNA in die Definition der Replikation eingeschlossen. Alle Viren verwenden zum Replizieren, da sie keinen eigenen Stoffwechsel haben, die notwendigen Ausgangsstoffe der Wirtszelle, teilweise auch deren Enzyme.^[3]

1. ↑ R. Chaudhry, S. S. Bhimji: Biochemistry, DNA Replication. StatPearls Publishing; 2018. PMID 29489296.
2. ↑ Craig E. Cameron: Viral Genome Replication. Springer Science & Business Media, 2009, ISBN 978-0-387-89456-0, S. 201.
3. ↑ Tai-An Cha, Bruce M. Alberts: In vitro studies of the T4 bacteriophage DNA replication system. In: Thomas Kelly, Bruce Stillman (Hrsg.): Cancer Cells. 6: Eukaryotic DNA replication. CSH Laboratory, Cold Spring Harbor 1988: 1–10. ISBN 0-87969-308-8.