Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, ή το DNA, περιέχει τις γενετικές πληροφορίες που μεταδίδονται από τη μία γενιά στην άλλη. Στο σώμα σας, κάθε κύτταρο περιέχει τουλάχιστον ένα σύνολο ολόκληρου του γενετικού συμπληρώματός σας, που στεγάζεται σε 23 διαφορετικά χρωμοσώματα. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα από τα κελιά σας έχουν δύο σύνολα, ένα από κάθε γονέα. Προτού διαχωριστεί ένα κύτταρο, πρέπει να αναπαράγει με ακρίβεια το DNA του έτσι ώστε κάθε θυγατρικό κύτταρο να λαμβάνει πλήρεις και σωστές γενετικές πληροφορίες. Η αναπαραγωγή του DNA περιλαμβάνει μια διαδικασία διόρθωσης δοκιμών που βοηθά στη διασφάλιση της ακρίβειας.
Δομή DNA
Το DNA είναι ένα μακρύ μόριο με ραχοκοκαλιά εναλλασσόμενων ομάδων σακχάρου και φωσφορικών. Μία από τις τέσσερις νουκλεοτιδικές βάσεις - αδενίνη (Α), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (Τ) - κρέμεται από κάθε μονάδα σακχάρου. Η ακολουθία των τεσσάρων βάσεων δημιουργεί τον γενετικό κώδικα για την παραγωγή πρωτεϊνών. Τα νουκλεοτίδια δύο κλώνων DNA συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν τη γνωστή δομή διπλής έλικας. Οι κανόνες σύζευξης βάσης απαιτούν το A να δεσμεύεται μόνο με T και C μόνο να συνδέεται με το G. Το κελί πρέπει να τηρεί αυτούς τους κανόνες σύζευξης κατά την αναπαραγωγή για να διατηρεί την ακρίβεια και να αποφεύγει μεταλλάξεις.
Αναπαραγωγή
Η αναπαραγωγή είναι ημι-συντηρητική: οι νέοι αναδιπλασιασμένοι έλικες περιέχουν ένα πρωτότυπο κλώνο και ένα νέο. Το αρχικό σκέλος χρησιμεύει ως πρότυπο για τη δημιουργία του νέου σκέλους. Τα ένζυμα ελικάσης αποσυμπιέζουν τη δομή της διπλής έλικας για να εκθέσουν τους δύο κλώνους προτύπου. Το ένζυμο DNA πολυμεράση είναι υπεύθυνο για την ανάγνωση κάθε νουκλεοτιδίου σε ένα κλώνο προτύπου και την προσθήκη της συμπληρωματικής βάσης στον επιμήκη νέο κλώνο. Για παράδειγμα, όταν η πολυμεράση συναντά μια βάση G σε ένα κλώνο προτύπου, προσθέτει στον νέο κλώνο μια μονάδα φωσφορικού σακχάρου που περιέχει μια βάση C.
Επιμέλεια
Η πολυμεράση DNA είναι ένα αξιοσημείωτο ένζυμο. Όχι μόνο συναρμολογεί νέους κλώνους DNA μία βάση κάθε φορά, αλλά επίσης διορθώνει τον νέο κλώνο καθώς προχωρά. Το ένζυμο μπορεί να εντοπίσει μια λανθασμένη βάση στον νέο κλώνο, να δημιουργήσει αντίγραφα ασφαλείας μιας μονάδας ζάχαρης, να αποσπάσει την κακή βάση, να την αντικαταστήσει με τη σωστή βάση και να επαναλάβει την αναπαραγωγή του κλώνου προτύπου. Η ικανότητα αποκοπής της λανθασμένης βάσης, που ονομάζεται δραστηριότητα εξωνουκλεάσης, είναι ενσωματωμένη στα σύμπλοκα DNA πολυμεράσης. Η διόρθωση αποτελεσμάτων οδηγεί σε ποσοστό ακρίβειας περίπου 99 τοις εκατό.
Επισκευή αναντιστοιχίας
Η ακριβής αντιγραφή είναι αρκετά σημαντική ώστε τα κύτταρα να έχουν αναπτύξει έναν δευτερεύοντα μηχανισμό διόρθωσης σφαλμάτων που ονομάζεται επισκευή αναντιστοιχίας DNA για να διορθώσουν τα λάθη που λείπει η πολυμεράση DNA. Το μηχάνημα επισκευής ανιχνεύει αναντιστοιχίες ελέγχοντας τη δομή έλικας DNA για παραμορφώσεις. Η οικογένεια ενζύμων Mut ανιχνεύει αναντιστοιχία, αναγνωρίζει τον πρόσφατα αντιγραμμένο κλώνο, βρίσκει μια κατάλληλη θέση για να διασπάσει τον κλώνο και αφαιρεί το τμήμα που περιέχει την αναντιστοιχία. Η ϋΝΑ πολυμεράση στη συνέχεια ανασυνθέτει το αφαιρεθέν τμήμα. Σε αντίθεση με την επιδιόρθωση μιας βάσης που εκτελείται η πολυμεράση DNA κατά τη διόρθωση της διόρθωσης, ο μηχανισμός επισκευής αναντιστοιχίας μπορεί να αντικαταστήσει χιλιάδες βάσεις για να κάνει μια επισκευή.