Deoxyribonukleinsyre eller DNA indeholder den genetiske information, der er afleveret fra generation til generation. I din krop indeholder hver celle mindst et sæt af hele dit genetiske komplement, der er anbragt 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 fuldstændig og korrekt genetisk information. DNA-replikering inkluderer en korrekturlæsningsproces, der hjælper med at sikre nøjagtighed.
DNA-struktur
DNA er et langt molekyle med en rygrad af skiftende 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 af to DNA-tråde binder sig til hinanden for at danne den velkendte dobbelte helixstruktur. Basisparringsreglerne kræver, at A kun binder med T og C kun binder med G. Cellen skal overholde disse parringsregler under replikering for at opretholde nøjagtighed og undgå mutationer.
Replikation
Replikering er semi-konservativ: nyligt replikerede helixer indeholder en original streng og en nyligt syntetiseret. Den oprindelige streng fungerer som en skabelon til oprettelsen af den nye streng. Helicase-enzymer udpakker den dobbelte helixstruktur for at eksponere de to skabelonstrenge. Enzymet DNA-polymerase er ansvarlig for at læse hvert nukleotid på en skabelonstreng og tilføje den komplementære base på den aflange nye streng. For eksempel, når polymerasen støder på en G-base på en skabelonstreng, 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-tråde en base ad gangen, den læser også korrektur på den nye streng, når den fortsætter. Enzymet kan detektere en forkert base på den nye streng, sikkerhedskopiere en sukkerenhed, klippe den dårlige base ud, erstatte den med den korrekte base og genoptage replikering af skabelonstrengen. Evnen til at udskære den forkerte base, kaldet exonukleaseaktivitet, er indbygget i DNA-polymerasekomplekserne. Korrekturlæsning resulterer i en nøjagtighed på ca. 99 procent.
Fejlagtig reparation
Nøjagtig replikering er vigtig nok til, at celler har udviklet en sekundær fejlkorrektionsmekanisme kaldet DNA-mismatchreparation til at rette de fejl, som DNA-polymerase savner. Reparationsmaskineriet registrerer uoverensstemmelser ved at inspicere DNA-helixstrukturen for deformiteter. Mut-familien af enzymer detekterer en mismatch, identificerer den nyligt kopierede streng, finder et passende sted til at spalte strengen og fjerner den del, der indeholder mismatchet. DNA-polymerase resynteser derefter den fjernede del. I modsætning til den enkeltbaserede reparation, som DNA-polymerase udfører under korrekturlæsning, kan den mangelfulde reparationsmekanisme erstatte tusinder af baser for at foretage en reparation.