تكميل انتهاهاي مولكولهاي خطي DNA با توجه به اينكه RNA هاي پرايمر بايد از انتهاي مولكولهاي DNA برداشته شوند سي وال اين است در اين صورت انتهاي DNA هاي خطي چگونه تكميل ميگردد. در هنگام همانندسازي نه تنها RNA پرايمر كوچك موجود در انتهاي 3 بايد برداشته شود بلكه بايد راهي وجود داشته باشد كه جاي خالي ا ن پرگردد. اولين بار چگونگي انجام اين عمل در مولكول DNA فاژ T7 معلوم شد. نوكلي وتيدهاي انتهايي اين DNA به طور معمول جفت شدهاند ولي انتهاهاي فوق خاصيت بسيار جالبي دارند و ا ن اينكه در سمت راست مولكول ۱۶۰ جفت باز وجود دارد كه عينا در سمت چپ تكرار شده است. همچنين در هنگام همانندسازي مولكولهاي T7 توليد شده از نظر طول با مولكولهاي والد برابر نيستند بلكه به صورت مولكول بسيار طويلي هستند كه از واحدهاي تكراري تشكيل شدهاند. بدين ترتيب كه چندين مولكول انتها به انتها در امتداد يكديگر قرار ميگيرند و مجموعه طويلي به نام كانكاتامر بوجود ميا ورند. به عبارت ديگر كانكاتامرها واجد چندين كپي تكراري از ژنوم كامل فاژ ميباشند. علت تشكيل كانكاتامر در هنگام همانندسازي مولكولهاي خطي DNA اين است كه مولكولهاي DNA دختر كامل نيستند. بدين ترتيب كه در هر رشته دختر تنها يك انتها به طور كامل همانندسازي ميشود. اگر در انتهاي مولكولهاي DNA رديفهاي تكراري وجود داشته باشند قسمتهاي تكرشتهاي ميتوانند در كنار يكديگر قرار گيرند و ساختمان مكمل بوجود ا ورند ) شكل (
مدلي از همانندسازي مولكول DNA فاژ (a) T7 انتهاي 3 ابتدا به صورت ناقص همانندسازي ميشود (b) و با تشكيل كانكاتامر و انجام فعاليت DNA پليمراز در جهت 3 5 همانندسازي تكميل ميگردد.
و كانكاتامري كه از دو واحد ) DNA براي مثال از دو مولكول DNA فاژ ( T7 تشكيل شده است را بوجود ا ورند. بعد از پر شدن فضاي خالي و انجام عمل ا نزيم ليگاز مولكول دوتايي فوق دوباره همانندسازي ميكند و پس از طي مراحل ذكر شده كانكاتامري چهارواحدي بوجود ميا يد اين عمل ميتواند بارها تكرار شود. سپس هر واحد به وسيله ا نزيم ا ندونوكلي از بخصوصي از كانكاتامر جدا ميشود. در محل عمل اين ا نزيم قسمتهاي تك رشتهاي بوجود ميا يند ) يعني مكان قطع شده كام لا صاف نيست ). قسمتهاي فوق توسط ا نزيم DNA پليمراز در جهت 3 5 تكميل ميشود و مولكول نهايي به دست ا مده كاملا شبيه مولكول مادر خواهد بود. راه ديگر حفظ انتهاي كروموزومهاي خطي در پاكس ويروسها ملاحظه ميشود. در اين ويروسها انتهاهاي كروموزومي به شكل سنجاق سر در ميا يند. همانندسازي مولكول فوق در نقطه شروع ا غاز ميشود و در دو جهت مخالف پيش ميرود و قسمتهاي سنجاقي شكل تكرشتهاي را نيز ميپوشاند. چگونگي تبديل اشكال فوق به مولكولهاي دختري كه ساختمان سنجاق سري تكرشتهاي دارند نامعلوم است. ممكن است ا نزيم ا ندونوكلي از در محل سنجاقسر دو رشتهاي انتهاي چسبنده بوجود بياورد و در اثر دناتوره شدن دو زنجيره مكمل از يكديگر جدا شوند. انتهاهاي ا زاد مجددا اشكال سنجاق سري بوجود ميا ورند و با عمل ا نزيم ليگاز سنجاقهاي بسته جديد بوجود ميا يند ) شكل ).
همانندسازي مولكول DNA ويروسي كه انتهاي ا ن به صورت سنجاق سربسته شده است. همانندسازي در دو جهت مخالف يكديگر ا غاز ميشود ) ۱ ( و مولكول تكرشتهاي را به صورت مضاعف در ميا ورد ) ۲ ( ا نزيم ا ندونوكلي از دو انتهاي چسبنده بوجود ميا ورد ) ۳ ( و مولكولهاي كامل دوباره به طور منظم كنارهم قرار گرفته و به هم وصل ميشوند ) ۴ و ). ۵ از مرحله ۳ تا ۵ تنها نيمي از مولكول نشان داده شده است.
تكميل انتهاي كروموزومهاي خطي سلولهاي يوكاريوتي نامعلوم است. هر يك از كروموزومها تنها از يك مولكول DNA ساخته شده است و شواهدي در دست نيست كه نشان دهد مولكولهاي DNA در حين همانندسازي به يكديگر متصل شوند. در ابتدا تصور ميشد انتهاي مولكولهاي فوق ) كه تلومر خوانده ميشود ( مانند DNA پاكسويروسها به صورت سنجاق سربسته باشد ولي شواهد اخير نشان دادهاند كه انتهاي كروموزومهاي يوكاريوتي به صورت فوق نيست و بر طبق فرضيه جديد ا نزيمهاي پليمراز انتهاي ا زاد كروموزومها كه در حين همانندسازي تكميل نشدهاند را كامل ميكند. ترميم انتهاي كروموزومها براي اولينبار دركروموزوم كوچك سلولهاي يكي از ا غازيان به نام تتراهيمنا ) فصل هاي بعد ( نشان داده شد. انتهاي كروموزومهاي فوق داراي بلوكهاي تكرار شونده : 3 AACCCC 5 5 TTGGGG 3 است. تعداد بلوكهاي فوق بين ۳۰ تا ۷۰ در نوسان است. اين نوسان دانشمندان را بر ا ن داشت كه در جستجوي ا نزيمي باشند كه بلوكهاي TTGGGG 3 5 را به انتهاي 3 رديفهاي تكرشتهاي 5 TTGGGG 3 اضافه ميكند. هدف از عمل اين ا نزيم جلوگيري از كوتاه شدن مولكول DNA به دليل همانندسازي ناقص انتهايي ميباشد. با اضافه شدن رديف TTGGGG به انتهاي 3 تلومر بيوسنتز قسمت مكمل ا ن در ' 5 ' AACCCC 3 به وسيله ا نزيمهاي پريماز عادي و از طريق تا شدن انتهاي 3 '5 انجام ميشود. ضمنا اين عمل به وسيله پروتي ينهاي پريماز اختصاصي نيز انجام توالي ' 3 TTGGGG ميگردد ) شكل ).
مدلي از همانندسازي مولكول DNA خطي ا دنوويروسها و يا ۲۹ ϕ كه نياز به RNA پرايمر ندارد. همانندسازي ميتواند از يكي از انتهاها شروع شود و فقط يك رشته به عنوان الگو قرار گيرد. مولكول تك رشتهايمادر پس از جدا شدن از الگو تشكيل ا رايش سنجاقسري ميدهد. ايجاد ا رايش فوق به علت مكمل بودن انتهاهاي مولكول تكرشتهاي است. انتهاي فوق سپس به عنوان الگو براي سنتز جديد از جهت 3 محسوب ميشود.
جدا شدن كامل دو رشته حلقوي DNA مادر به وسيله ا نزيمي مشابه توپوايزومراز II انجام ميگيرد در مورد همانندسازي مولكولهاي DNA حلقوي مسي لهاي براي تكميل انتهاها وجود ندارد و فضاي خالي حاصل از حذف پرايمرها با اضافه شدن نوكلي وتيدها به انتهاي 3 پر ميشود. وجود تعداد زياد DNA حلقوي در سلول ممكن است به دليل سهولت سنتز ا نها باشد. همانندسازي در دو جهت مخالف در حلقه تا جاي ي كه چنگالهاي همانندسازي به يكديگر برسند ادامه مييابد و معمولا نقاط ختم و شروع همانندسازي در مقابل يكديگر قرار گرفتهاند ) ۱۸۰ درجه اختلاف دارند ). براي ختم توالي بخصوصي وجود ندارد چرا كه با حذف ناحيهاي كه معمولا چنگالهاي همانندسازي به يكديگر ميرسند ختم صورت ميگيرد. به هر حال جدا شدن دو مولكول DNA در انتهاي مرحله همانندسازي به طور خودبخود انجام نميشود بلكه به دليل ا نكه در هنگام ختم مولكولهاي دختر معمو لا بيست تا سيبار به دور يكديگر تاب خوردهاند ) شكل ).
شكل سادهاي از نحوه همانندسازي DNA حلقوي. همانندسازي در دو جهت مخالف انجام ميگيرد و در زير ميكروسكوپ الكتروني تنها قسمت كوچكي از ناحيه در حال همانندسازي به صورت شكل فوق قابل رويت است. علت اين امر اين است كه زنجيرههاي مادر به صورت ابرمارپيچ هستند و تنها در هر لحظه قسمت كوچكي باز ميشود و همانندسازي در ا ن صورت ميگيرد. جداسازي تنها با قطع هر دو رشته DNA مادري صورت ميگيرد. ا نزيم توپوايزومراز II قادر است در لوله ا زمايش دو مولكول DNA دختر كه در هم تاب خوردهاند را از هم جدا كند. احتمالا ا نزيم فوق عملكرد مشابهي در سلول دارد.