חומצה דאוקסיריבונוקלאית, או DNA, מכילה את המידע הגנטי המועבר מדור לדור. בגופך, כל תא מכיל לפחות סט אחד של כל המשלים הגנטיים שלך, השוכן ב -23 כרומוזומים שונים. למעשה, ברוב התאים שלך יש שתי קבוצות, אחת מכל אחד מההורים. לפני שתא יכול להתחלק, עליו לשכפל במדויק את ה- DNA שלו כך שכל תא בת יקבל מידע גנטי מלא ונכון. שכפול DNA כולל תהליך הגהה המסייע להבטיח דיוק.
מבנה DNA
DNA הוא מולקולה ארוכה עם עמוד שדרה של קבוצות סוכר ופוספט מתחלפות. אחד מארבעה בסיסי נוקליאוטידים - אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C) ותימין (T) - תלוי בכל יחידת סוכר. רצף ארבעת הבסיסים יוצר את הקוד הגנטי לייצור חלבונים. הנוקלאוטידים של שני גדילי DNA נקשרים זה לזה ויוצרים את מבנה הסליל הכפול המוכר. כללי ההתאמה הבסיסיים מחייבים כי A נקשר רק עם T ו- C נקשר רק עם G. על התא לציית לכללי ההתאמה הללו במהלך השכפול כדי לשמור על דיוק ולהימנע ממוטציות.
שכפול
ההעתקה היא שמרנית למחצה: סלילים משוכפלים חדשים מכילים קווצה מקורית וסינתזה חדשה. הגדיל המקורי משמש תבנית ליצירת הגדיל החדש. אנזימים של הליקאז פותחים את מבנה הסליל הכפול כדי לחשוף את שני גדילי התבנית. האנזים DNA פולימראז אחראי על קריאת כל נוקלאוטיד בגדיל תבנית והוספת הבסיס המשלים לגדיל החדש המאריך. לדוגמא, כאשר הפולימראז נתקל בבסיס G על גדיל תבנית, הוא מוסיף לחוט החדש יחידת סוכר-פוספט המכילה בסיס C.
הַגָהָה
פולימראז DNA הוא אנזים יוצא דופן. לא רק שהוא מרכיב גדילי DNA חדשים בסיס אחד בכל פעם, אלא גם מגיה את החוט החדש ככל שהוא מתקדם. האנזים יכול לזהות בסיס שגוי בגדיל החדש, לגבות יחידת סוכר אחת, לגזוז את הבסיס הרע, להחליף אותו בבסיס הנכון ולהמשיך לשכפל את גדיל התבנית. היכולת לחתוך את הבסיס הלא נכון, הנקרא פעילות אקסונוקלאז, מובנית במתחמי ה- DNA פולימראז. הגהה גורמת לשיעור דיוק של כ 99 אחוז.
תיקון אי התאמה
שכפול מדויק חשוב מספיק על מנת שתאים פיתחו מנגנון תיקון שגיאות משני הנקרא תיקון אי התאמה של DNA כדי לתקן את הטעויות ש- DNA פולימראז מפספס. מכונות התיקון מגלות אי התאמות על ידי בדיקת מבנה סליל ה- DNA לאיתור עיוותים. משפחת האנזימים של Mut מזהה חוסר התאמה, מזהה את הגדיל שהועתק לאחרונה, מוצאת מיקום מתאים לניתוק הגדיל ומסירה את החלק המכיל את חוסר ההתאמה. לאחר מכן סינתזת ה- DNA פולימראז מחדש את החלק שהוסר. שלא כמו בתיקון הבסיס החד פעמי ש- DNA פולימראז מבצע במהלך הגהה, מנגנון תיקון החוסר התאמה עשוי להחליף אלפי בסיסים כדי לבצע תיקון אחד.