Indhold
Deoxyribonucleic acid, eller DNA, indeholder den genetiske information, der leveres fra en generation til den næste. I din krop indeholder hver celle mindst et sæt af hele din genetiske komplement, der er indeholdt i 23 forskellige kromosomer. Faktisk har de fleste af dine celler to sæt, et fra hver forælder. Inden en celle kan dele sig, skal den nøjagtigt replikere sit DNA, så hver dattercelle modtager komplet og korrekt genetisk information. DNA-replikation inkluderer en korrekturlæsningsproces, der hjælper med at sikre nøjagtighed.
DNA-struktur
DNA er et langt molekyle med en rygrad i skiftevis sukker- og fosfatgrupper. En af fire nukleotidbaser - adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og thymin (T) - hænger af hver sukkerenhed. Sekvensen af de fire baser skaber den genetiske kode til fremstilling af proteiner. Nukleotiderne i to DNA-strenge binder til hinanden til dannelse af den velkendte dobbelte helixstruktur. Baseparringsreglerne kræver, at A kun binder med T og C kun bindes med G. Cellen skal overholde disse parringsregler under replikation for at opretholde nøjagtighed og undgå mutationer.
Replikation
Replikation er semi-konservativ: nyligt replikerede helix indeholder en original streng og en nyligt syntetiseret en. Den originale streng fungerer som en skabelon til oprettelsen af den nye streng. Helicase-enzymer pakker den dobbelte helixstruktur ud for at eksponere de to skabelonstrenge. Enzymet DNA-polymerase er ansvarlig for at læse hvert nukleotid på en templatstreng og tilføje den komplementære base på den langstrakte nye streng. Når for eksempel polymerasen støder på en G-base på en templatstreng, tilføjer den til den nye streng en sukker-fosfatenhed indeholdende en C-base.
Korrekturlæsning
DNA-polymerase er et bemærkelsesværdigt enzym. Ikke kun samler den nye DNA-strenge en base ad gangen, den korrekturlæser også den nye streng, når den fortsætter. Enzymet kan registrere en forkert base på den nye streng, sikkerhedskopiere en sukkerenhed, snip den dårlige base ud, udskift den med den rigtige base og genoptage replikering af skabelonstrengen. Evnen til at udslette den forkerte base, kaldet exonuclease-aktivitet, er indbygget i DNA-polymerase-komplekserne. Korrekturlæsning resulterer i en nøjagtighed på omkring 99 procent.
Uoverensstemmelsesreparation
Præcis replikation er vigtig nok til, at celler har udviklet en sekundær fejlkorrektionsmekanisme kaldet DNA-misparringsreparation til at løse de fejl, som DNA-polymerase går glip af. Reparationsmaskineriet registrerer uoverensstemmelser ved at inspicere DNA-helixstrukturen for deformiteter. Mut-familien af enzymer detekterer en uoverensstemmelse, identificerer den nyligt kopierede streng, finder et passende sted til at spalte strengen og fjerner den del, der indeholder forskydningen. DNA-polymerase syntetiserer derefter den fjernede del. I modsætning til den enkeltbasisreparation, som DNA-polymerase udfører under korrekturlæsning, kan reparationsmekanismen for uoverensstemmelse erstatte tusinder af baser for at udføre en reparation.