Een DNA-molecuul is een studie van complexe eenvoud. Dit molecuul is van vitaal belang voor het maken van eiwitten die bijna elk aspect van je lichaam beïnvloeden, maar slechts een handvol bouwstenen vormen de dubbele helixstructuur van DNA. Bij DNA-replicatie splitst de helix uit elkaar om twee nieuwe moleculen te vormen. Hoewel één enzym het replicatieproces katalyseert, spelen verschillende andere enzymen ook een rol bij de vorming van een nieuw DNA-molecuul.
Beginnen
Het enzym dat DNA-replicatie katalyseert, wordt DNA-polymerase genoemd. Voordat DNA-polymerase zijn werk kan beginnen, moet een startpunt voor replicatie worden gevonden en moet de dubbele helix uit elkaar worden gehaald en worden afgewikkeld. Het enzym helicase voert beide taken uit. Het helicase-enzym vindt een plek op het DNA-molecuul dat de replicatieoorsprong wordt genoemd en ritst de streng open. DNA-polymerase-enzymen kunnen dan binden aan de open halve strengen. Zodra DNA-polymerase begint te werken, blijft helicase langs de streng naar beneden bewegen en het molecuul openritsen terwijl het gaat.
Koppelen
De laddersporten van DNA zijn opgebouwd uit paren nucleotiden. Adenine paren met thymine, terwijl guanine paren met cytosine. Wanneer helicase de strengen opent, worden deze paren gesplitst. Om een nieuw DNA-molecuul te vormen, moeten nieuwe paren voor de strengen worden gemaakt. DNA-polymerase reist langs de open strengen en voegt onderweg nieuwe nucleotiden toe. Elke adenine op de oude streng krijgt een nieuwe thymine, elke oude guanine krijgt een nieuwe cytosine en vice versa.
Goed samenwerken met anderen
DNA-polymerase krijgt misschien de meeste aandacht bij DNA-replicatie, maar zonder twee andere enzymen zouden de open DNA-strengen hun structuur verliezen. Wanneer helicase het DNA-molecuul splitst, loopt de streng het risico terug te klikken in een strakke spoel. Om te voorkomen dat de strengen een kluwen worden waarvan de knopen het replicatieproces zouden stoppen, werkt topoisomerase om de strengen recht te houden. DNA-polymerase heeft ook wat hulp nodig bij het vinden van waar te beginnen. In feite kan het zijn werkterrein niet vinden zonder de hulp van primase. DNA-polymerase kan de oorsprong van replicatie pas herkennen als primase zich aan het startpunt heeft gebonden en een primer van acht tot tien nucleotiden heeft gemaakt. Zodra DNA-polymerase de door primase gemaakte primer vindt, kan het werk beginnen.
Meedoen
DNA-polymerase werkt soepel in de ene replicatierichting, maar niet zo goed in de andere richting en heeft een ander enzym nodig om dit te compenseren. Langs de ene streng zal het nieuwe DNA-molecuul een solide reeks nieuwe nucleotiden zijn, maar aan de andere kant: streng, worden de nieuwe nucleotiden gemaakt in korte segmenten met een primer aan het begin van elk segment. Deze segmenten worden Okazaki-fragmenten genoemd en hebben het enzym ligase nodig om ze samen te voegen.