Ένα μόριο DNA είναι μια μελέτη περίπλοκης απλότητας. Αυτό το μόριο είναι ζωτικής σημασίας για τη δημιουργία πρωτεϊνών που επηρεάζουν σχεδόν κάθε πτυχή του σώματός σας, αλλά μόνο μια χούφτα δομικά στοιχεία αποτελούν τη δομή της διπλής έλικας του DNA. Στην αναπαραγωγή του DNA, η έλικα διαχωρίζεται για να σχηματίσει δύο νέα μόρια. Αν και ένα ένζυμο καταλύει τη διαδικασία αντιγραφής, αρκετά άλλα ένζυμα παίζουν επίσης ρόλο στο σχηματισμό ενός νέου μορίου DNA.
Ξεκινώντας
Το ένζυμο που καταλύει την αντιγραφή του DNA ονομάζεται DNA πολυμεράση. Προτού ξεκινήσει η εργασία της η πολυμεράση DNA, πρέπει να βρεθεί ένα σημείο εκκίνησης για αντιγραφή και η διπλή έλικα να διαχωριστεί και να ξετυλιχτεί. Το ένζυμο ελικάσης εκτελεί και τις δύο αυτές εργασίες. Το ένζυμο ελικάσης βρίσκει ένα σημείο στο μόριο DNA που ονομάζεται αρχή αντιγραφής και αποσυμπιέζει τον κλώνο. Τα ένζυμα DNA πολυμεράσης μπορούν στη συνέχεια να συνδεθούν με τους ανοικτούς μισούς κλώνους. Μόλις η πολυμεράση DNA αρχίσει να λειτουργεί, η ελικάση συνεχίζει να κινείται κάτω από τον κλώνο αποσυμπιέζοντας το μόριο καθώς πηγαίνει.
Σύζευξη
Τα σκαλοπάτια του DNA αποτελούνται από ζεύγη νουκλεοτιδίων. Η αδενίνη ζεύγη με θυμίνη, ενώ η γουανίνη ζεύγη με κυτοσίνη. Όταν η ελικάση ανοίγει τα σκέλη, αυτά τα ζεύγη χωρίζονται. Για να σχηματιστεί ένα νέο μόριο DNA, πρέπει να δημιουργηθούν νέα ζεύγη για τους κλώνους. Η πολυμεράση DNA ταξιδεύει κατά μήκος των ανοικτών κλώνων προσθέτοντας νέα νουκλεοτίδια καθώς πηγαίνει. Κάθε αδενίνη στο παλιό σκέλος θα πάρει μια νέα θυμίνη, κάθε παλιά γουανίνη θα πάρει μια νέα κυτοσίνη και το αντίστροφο.
Δουλεύοντας καλά με άλλους
Η πολυμεράση DNA μπορεί να προσελκύσει το μεγαλύτερο μέρος της αντιγραφής του DNA, αλλά χωρίς δύο άλλα ένζυμα, οι ανοιχτοί κλώνοι του DNA θα χάσουν τη δομή τους. Όταν η ελικάση χωρίζει το μόριο του DNA, ο κλώνος κινδυνεύει να σπάσει ξανά σε ένα σφιχτό πηνίο. Για να αποφευχθεί η σύγχυση των κλώνων των οποίων οι κόμβοι θα σταματούσαν τη διαδικασία αναπαραγωγής, η τοποϊσομεράση λειτουργεί για να διατηρεί τους κλώνους ίσους. Η DNA πολυμεράση χρειάζεται επίσης λίγη βοήθεια για να βρει από πού να ξεκινήσει. Στην πραγματικότητα, δεν μπορεί να βρει την τοποθεσία εργασίας του χωρίς τη βοήθεια του primase. Η πολυμεράση DNA δεν μπορεί να αναγνωρίσει την αρχή της αντιγραφής έως ότου η πριμάση δεσμευτεί στο σημείο εκκίνησης και κάνει ένα εκκινητή οκτώ έως 10 νουκλεοτιδίων. Μόλις η πολυμεράση DNA βρει το αστάρι που παράγεται από πριμάση, μπορεί να ξεκινήσει η εργασία.
Συμμετοχή στο Up
Η πολυμεράση DNA λειτουργεί ομαλά σε μια κατεύθυνση αντιγραφής, αλλά όχι και προς την άλλη κατεύθυνση και χρειάζεται ένα άλλο ένζυμο για να καλύψει αυτό. Κατά μήκος ενός κλώνου, το νέο μόριο DNA θα είναι μια συμπαγής σειρά νέων νουκλεοτιδίων, αλλά από την άλλη σκέλος, τα νέα νουκλεοτίδια δημιουργούνται σε μικρά τμήματα με ένα αστάρι στην αρχή του καθενός τμήμα. Αυτά τα τμήματα ονομάζονται θραύσματα Okazaki και απαιτούν το ένζυμο λιγάση για να τα ενώσει μαζί.