Для роста и выживания организма его геном должен быть удвоен эффективным и безошибочным образом. Репликативная вилка — это Y-образный активный регион, где две цепи ДНК разделены и непрерывно реплицируются. Сочетание разделения нитей ДНК и синтеза комплементарной цепи является характерной чертой репликационной вилки. Организмы с небольшой кольцевой ДНК, такие как E. coli, часто имеют одну точку начала репликации, поэтому у них есть только две репликативных вилки, по одной в каждом направлении, движущиеся от первоначального места старта. В организмах с большими геномами репликация ДНК выполняется не из одной точки начала, а во многих отдельных локализованных репликационных вилках.
Беспрепятственная прогрессия репликативной вилки необходима для полной репликации ДНК и стабильности генома. Однако репликативная вилка часто застопоривается из-за внутренних или внешних факторов, которые могут замедлить или остановить ее продвижение, что приводит к репликативному стрессу. Репликативный стресс вызывает геномную нестабильность, которая является отличительной чертой таких заболеваний, как рак. Геномная нестабильность характеризуется геномными изменениями и увеличением частоты вредных мутаций. Движение репликативной вилки может остановиться по нескольким причинам. Например, препарат гидроксимочевина истощает пул нуклеотидов, доступных для включения в дочернюю нить, что приводит к остановке репликативной вилки. Другие проблемы, которые могут препятствовать продвижению репликативной вилки, включают в себя повреждения ДНК, столкновение репликативной вилки с транскрипционным комплексом, а также дефекты ферментов, участвующих в репликации ДНК.
Клетка имеет множество механизмов репарации, чтобы повторно запустить застрявшую репликационную вилку. Сверочные точки в S-фазе не позволяют клетке начать митоз до завершения репарации ДНК. Кроме того, повторный запуск вилки может перезапустить синтез ДНК, минуя повреждение ДНК или препятствие. Несмотря на эти надежные механизмы, иногда застопоренные вилки не могут быть повторно инициированы, что приводит к коллапсу вилки, останавливая репликацию ДНК.
