Deoksiribonukleinska kiselina ili DNA sadrži genetske podatke koji se prenose iz generacije u generaciju. U vašem tijelu svaka stanica sadrži barem jedan set vašeg cjelokupnog genetskog komplementa, smještenog u 23 različita kromosoma. Zapravo, većina vaših stanica ima dva seta, po jedan od svakog roditelja. Prije nego što se stanica može podijeliti, mora točno replicirati svoju DNK tako da svaka kćer-stanica dobije cjelovite i ispravne genetske informacije. Replikacija DNA uključuje postupak lekture koji pomaže u osiguravanju točnosti.
DNA struktura
DNA je duga molekula s okosnicom naizmjeničnih skupina šećera i fosfata. Jedna od četiri nukleotidne baze - adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T) - visi sa svake jedinice šećera. Slijed četiri baze stvara genetski kod za proizvodnju proteina. Nukleotidi dviju DNA lanaca međusobno se vežu da bi stvorili poznatu strukturu dvostruke zavojnice. Osnovna pravila uparivanja zahtijevaju da se A veže samo s T, a C samo s G. Stanica se mora pridržavati ovih pravila uparivanja tijekom replikacije kako bi održala točnost i izbjegla mutacije.
Replikacija
Replikacija je polukonzervativna: novo replicirane zavojnice sadrže izvorni i novo sintetizirani lanac. Izvorni pramen služi kao predložak za stvaranje novog pramena. Enzimi helikaze otkopčavaju strukturu dvostruke zavojnice kako bi razotkrili dva lanca predloška. Enzim DNA polimeraza odgovoran je za očitavanje svakog nukleotida na predlošku i dodavanje komplementarne baze na produljenom novom lancu. Na primjer, kad polimeraza naiđe na G bazu na lancu predloška, dodaje novom lancu šećer-fosfatnu jedinicu koja sadrži C bazu.
Korektura
DNA polimeraza je izvanredan enzim. Ne samo da okuplja nove lance DNA jednu po jednu bazu, već i lektira novi lanac tijekom nastavka. Enzim može otkriti netočnu bazu na novom lancu, izraditi sigurnosnu kopiju jedne jedinice šećera, izbaciti lošu bazu, zamijeniti je ispravnom bazom i nastaviti replicirati lanac šablona. U komplekse DNA polimeraze ugrađena je sposobnost izbacivanja neispravne baze, koja se naziva eksonukleazna aktivnost. Lektura rezultira stopom točnosti od oko 99 posto.
Popravak neusklađenosti
Precizna replikacija dovoljno je važna da su stanice razvile sekundarni mehanizam za ispravljanje pogrešaka koji se naziva popravak nepodudaranja DNA kako bi se popravile pogreške koje DNA polimeraza propušta. Strojevi za popravak otkrivaju neusklađenosti pregledavajući strukturu spiralne DNA za deformacije. Obitelj enzima Mut otkriva neusklađenost, identificira novokopirani lanac, pronalazi prikladno mjesto za cijepanje niti i uklanja dio koji sadrži neusklađenost. Zatim DNA polimeraza ponovno sintetizira uklonjeni dio. Za razliku od popravaka s jednom bazom koji DNA polimeraza izvodi tijekom lekture, mehanizam za popravak neusklađenosti može zamijeniti tisuće baza da bi se izvršio jedan popravak.