Mekanisme Manakah yang Menjamin Akurasi Replikasi DNA?

Asam deoksiribonukleat, atau DNA, mengandung informasi genetik yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Dalam tubuh Anda, setiap sel mengandung setidaknya satu set seluruh pelengkap genetik Anda, ditempatkan di 23 kromosom yang berbeda. Faktanya, sebagian besar sel Anda memiliki dua set, satu dari setiap orang tua. Sebelum sel dapat membelah, ia harus mereplikasi DNA-nya secara akurat sehingga setiap sel anak menerima informasi genetik yang lengkap dan benar. Replikasi DNA mencakup proses proofreading yang membantu memastikan akurasi.

DNA adalah molekul panjang dengan tulang punggung gugus gula dan fosfat bergantian. Salah satu dari empat basa nukleotida - adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T) - menggantung setiap unit gula. Urutan keempat basa menciptakan kode genetik untuk pembuatan protein. Nukleotida dari dua untai DNA mengikat satu sama lain untuk membentuk struktur heliks ganda yang sudah dikenal. Aturan pasangan basa mengharuskan A hanya mengikat dengan T dan C hanya mengikat dengan G. Sel harus mematuhi aturan pemasangan ini selama replikasi untuk menjaga akurasi dan menghindari mutasi.

Replikasi bersifat semi-konservatif: heliks yang baru direplikasi mengandung untai asli dan untai baru yang disintesis. Untaian asli berfungsi sebagai templat untuk pembuatan untaian baru. Enzim helikase membuka ritsleting struktur heliks ganda untuk mengekspos dua untai templat. Enzim DNA polimerase bertanggung jawab untuk membaca setiap nukleotida pada untai cetakan dan menambahkan basa komplementer pada untai baru yang memanjang. Misalnya, ketika polimerase bertemu dengan basa G pada untai cetakan, ia menambahkan unit gula-fosfat yang mengandung basa C ke untai baru.

DNA polimerase adalah enzim yang luar biasa. Tidak hanya merakit untaian DNA baru satu basis pada satu waktu, itu juga mengoreksi untaian baru saat berjalan. Enzim dapat mendeteksi basa yang salah pada untai baru, mencadangkan satu unit gula, memotong basa yang buruk, menggantinya dengan basa yang benar dan melanjutkan replikasi untai cetakan. Kemampuan untuk memotong basa yang salah, yang disebut aktivitas eksonuklease, dibangun ke dalam kompleks DNA polimerase. Proofreading menghasilkan tingkat akurasi sekitar 99 persen.

Replikasi yang akurat cukup penting sehingga sel telah mengembangkan mekanisme koreksi kesalahan sekunder yang disebut perbaikan ketidakcocokan DNA untuk memperbaiki kesalahan yang terlewatkan oleh DNA polimerase. Mesin perbaikan mendeteksi ketidakcocokan dengan memeriksa struktur heliks DNA untuk kelainan bentuk. Keluarga enzim Mut mendeteksi ketidakcocokan, mengidentifikasi untai yang baru disalin, menemukan lokasi yang cocok untuk membelah untai dan menghilangkan bagian yang mengandung ketidakcocokan. DNA polimerase kemudian mensintesis kembali bagian yang dihilangkan. Tidak seperti perbaikan basa tunggal yang dilakukan DNA polimerase saat mengoreksi, mekanisme perbaikan ketidakcocokan dapat menggantikan ribuan basa untuk membuat satu perbaikan.