Deoksiribonukleiinihappo tai DNA sisältää sukupolvelta toiselle luovutetut geneettiset tiedot. Kehossasi jokainen solu sisältää ainakin yhden sarjan koko geneettistä komplementtiasi, joka on sijoitettu 23 eri kromosomiin. Itse asiassa suurimmalla osalla soluistasi on kaksi sarjaa, yksi kustakin vanhemmasta. Ennen kuin solu voi jakautua, sen on replikoitava DNA: nsa tarkasti, jotta jokainen tytärsolu saa täydellisen ja oikean geneettisen tiedon. DNA-replikaatio sisältää oikolukuprosessin, joka auttaa varmistamaan tarkkuuden.
DNA-rakenne
DNA on pitkä molekyyli, jonka selkäranka on vuorotellen sokeri- ja fosfaattiryhmiä. Yksi neljästä nukleotidiemäksestä - adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T) - roikkuu jokaisesta sokeriyksiköstä. Neljän emäksen sekvenssi luo geneettisen koodin proteiinien valmistamiseksi. Kahden DNA-juosteen nukleotidit sitoutuvat toisiinsa muodostaen tutun kaksoiskierre-rakenteen. Peruspariliitossäännöt edellyttävät, että A sitoutuu vain T: hen ja C vain G: hen. Solun on noudatettava näitä pariliitossääntöjä replikoinnin aikana tarkkuuden ylläpitämiseksi ja mutaatioiden välttämiseksi.
Replikointi
Replikaatio on puolikonservatiivinen: äskettäin replikoidut heliksit sisältävät alkuperäisen juosteen ja vasta syntetisoidun. Alkuperäinen säie toimii mallina uuden juosteen luomiselle. Helikaasientsyymit purkavat kaksoiskierrerakenteen vetämällä esiin kaksi templaattisäikettä. Entsyymi-DNA-polymeraasi on vastuussa kunkin nukleotidin lukemisesta templaattisäikeessä ja komplementaarisen emäksen lisäämisestä pitkänomaiseen uuteen juosteeseen. Esimerkiksi kun polymeraasi kohtaa G-emäksen templaattisäikeelle, se lisää uuteen juosteeseen sokeri-fosfaattiyksikön, joka sisältää C-emäksen.
Oikoluku
DNA-polymeraasi on merkittävä entsyymi. Se ei vain koota uusia DNA-säikeitä yksi emäs kerrallaan, se myös lukee uuden juosteen edetessään. Entsyymi voi havaita väärän emäksen uudella säikeellä, varmuuskopioida yhden sokeriyksikön, leikata huonon emäksen, korvata sen oikealla emäksellä ja jatkaa mallinnusnauhan toistamista. Kyky piikata väärä emäs, jota kutsutaan eksonukleaasiaktiivisuudeksi, on rakennettu DNA-polymeraasikomplekseihin. Oikolukemisen tulos on noin 99 prosenttia.
Väärinkorjaus
Tarkka replikaatio on riittävän tärkeä, jotta solut ovat kehittäneet toissijaisen virheenkorjausmekanismin, jota kutsutaan DNA-epäsuhta-korjaukseksi korjaamaan virheet, joita DNA-polymeraasi kaipaa. Korjauskone havaitsee ristiriidat tarkastamalla DNA-kierukkarakenteen epämuodostumien varalta. Mut-entsyymiperhe havaitsee ristiriidan, tunnistaa äskettäin kopioidun juosteen, löytää sopivan paikan lohkon katkaisemiseksi ja poistaa epäsuhtaisen osan. DNA-polymeraasi syntetisoi sitten poistetun osan uudelleen. Toisin kuin yhden emäksen korjaus, jonka DNA-polymeraasi suorittaa oikolukun aikana, epäsuhta korjausmekanismi voi korvata tuhansia emäksiä yhden korjauksen tekemiseksi.