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Lexikon der Biologie: rolling circle-Prinzip

rolling circle-Prinzip, rolling circle-Mechanismus, rolling circle-Modell, rolling circle-Replikation, Rollender-Ring-Replikation, eine Form der DNA-Replikation bei ringförmigen DNA-Molekülen (ringförmige DNA) wie z.B. Plasmiden oder bestimmter viraler DNA, z.B. bei einzelsträngigen DNA-Phagen. Beim rolling circle-Prinzip wird zunächst die einzelsträngige, zirkuläre DNA dieser Phagen, der Plus-Strang, in die doppelsträngige, replikative Form überführt. Ein spezifisch gesetzter nick in dem Plus-Strang liefert dann ein freies 3'-OH-Ende, welches für DNA-Polymerasen als Startstelle (primer) für die Replikation dient. Als Matrize fungiert der zirkuläre Minus-Strang der replikativen Form. Hierdurch ergibt sich, daß die DNA-Polymerasen an dem Minus-Strang wie an einem rollenden Ring (rolling circle) entlanggleiten und dabei den „alten“ Plus-Strang verdrängen. Am entstehenden Einzelstrang wird der komplementäre Strang zunächst als Okazaki-Fragmente synthetisiert. Während bei der Konjugation von Bakterien, von Plasmiden in den Empfängerzellen und bei einer Reihe von Viren jeweils nur Einzelkopien entstehen, erfolgt beim Lambda-Phagen (Farbtafel) mit Hilfe der rolling circle-Replikation zunächst die Synthese langer linearer DNA-Stränge (Concatemer), die erst bei der Verpackung der DNA in die Phagenköpfe in einzelne Phagengenome zerfallen. Durch den rolling circle-Mechanismus können so von nur einem Minus-Strang eine Vielzahl von infektiösen Plus-Strängen entstehen. Genamplifikation, Replikation (Abb.).

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