Kyselina deoxyribonukleová neboli DNA obsahuje genetickou informaci předávanou z jedné generace na druhou. Každá buňka ve vašem těle obsahuje alespoň jednu sadu celého vašeho genetického doplňku, umístěnou ve 23 různých chromozomech. Ve skutečnosti má většina vašich buněk dvě sady, jednu od každého rodiče. Předtím, než se buňka může rozdělit, musí přesně replikovat svoji DNA, aby každá dceřiná buňka dostávala úplnou a správnou genetickou informaci. Replikace DNA zahrnuje proces korektury, který pomáhá zajistit přesnost.
Struktura DNA
DNA je dlouhá molekula s páteří střídajících se skupin cukru a fosfátů. Jedna ze čtyř nukleotidových bází - adenin (A), guanin (G), cytosin (C) a thymin (T) - visí na každé jednotce cukru. Sekvence čtyř bází vytváří genetický kód pro výrobu proteinů. Nukleotidy dvou řetězců DNA se navzájem vážou a vytvářejí známou strukturu dvojité šroubovice. Pravidla pro základní párování vyžadují, aby se A vázalo pouze s T a C pouze s G. Buňka se musí během replikace řídit těmito pravidly párování, aby zachovala přesnost a vyhnula se mutacím.
Replikace
Replikace je polokonzervativní: nově replikované helixy obsahují původní řetězec a nově syntetizovaný. Původní řetězec slouží jako šablona pro vytvoření nového řetězce. Enzymy helikázy rozbalují strukturu dvojité šroubovice, aby odkryly dva prameny šablony. Enzymová DNA polymeráza je zodpovědná za čtení každého nukleotidu na templátovém řetězci a přidání komplementární báze k prodlužujícímu se novému vláknu. Například když polymeráza narazí na bázi G na templátovém řetězci, přidá k novému vláknu jednotku cukru a fosfátu obsahující C bázi.
Korektura
DNA polymeráza je pozoruhodný enzym. Nejen, že sestavuje nová vlákna DNA po jedné základně, ale také průběžně kontroluje nový řetězec. Enzym dokáže detekovat nesprávnou bázi na novém vláknu, zálohovat jednu jednotku cukru, vyříznout špatnou bázi, nahradit ji správnou bází a pokračovat v replikaci šablony. Schopnost vytrhnout nesprávnou bázi, nazývanou aktivita exonukleázy, je zabudována do komplexů DNA polymerázy. Výsledkem korektury je míra přesnosti asi 99 procent.
Oprava nesouladu
Přesná replikace je natolik důležitá, že buňky vyvinuly sekundární mechanismus korekce chyb nazývaný oprava nesouladu DNA, aby opravily chyby, které DNA polymerase chybí. Opravné stroje detekují nesoulady kontrolou struktury šroubovice DNA na deformace. Rodina enzymů Mut detekuje nesoulad, identifikuje nově zkopírovaný řetězec, najde vhodné místo pro štěpení řetězce a odstraní část obsahující nesoulad. DNA polymeráza poté resyntetizuje odstraněnou část. Na rozdíl od opravy jedné báze, kterou provádí DNA polymeráza při korektuře, může mechanismus opravy nesouladu nahradit tisíce bází a provést jednu opravu.