Deoksyribonukleinsyre, eller DNA, inneholder den genetiske informasjonen som blir gitt fra generasjon til generasjon. I kroppen din inneholder hver celle minst ett sett av hele ditt genetiske komplement, plassert i 23 forskjellige kromosomer. Faktisk har de fleste cellene dine to sett, ett fra hver av foreldrene. Før en celle kan dele seg, må den replikere DNA sitt nøyaktig slik at hver dattercelle får fullstendig og korrekt genetisk informasjon. DNA-replikering inkluderer en korrekturlesingsprosess som bidrar til å sikre nøyaktighet.
DNA-struktur
DNA er et langt molekyl med ryggraden i vekslende sukker- og fosfatgrupper. En av fire nukleotidbaser - adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og tymin (T) - henger av hver sukkerenhet. Sekvensen til de fire basene skaper den genetiske koden for produksjon av proteiner. Nukleotidene til to DNA-tråder binder seg til hverandre for å danne den kjente dobbelte helixstrukturen. Baseparringsreglene krever at A bare binder med T og C bare binder med G. Cellen må overholde disse paringsreglene under replikering for å opprettholde nøyaktighet og unngå mutasjoner.
Replikering
Replikering er semi-konservativ: nylig replikerte helixer inneholder en original streng og en nylig syntetisert. Den opprinnelige strengen fungerer som en mal for opprettelsen av den nye strengen. Helicase-enzymer pakker ut den dobbelte helixstrukturen for å eksponere de to malstrengene. Enzymet DNA-polymerase er ansvarlig for å lese hvert nukleotid på en malstreng og legge til den komplementære basen på den langstrakte nye strengen. For eksempel når polymerasen møter en G-base på en malstreng, legger den til den nye strengen en sukker-fosfatenhet som inneholder en C-base.
Korrekturlesing
DNA-polymerase er et bemerkelsesverdig enzym. Ikke bare monterer den nye DNA-tråder en base om gangen, den leser også korrektur på den nye strengen når den fortsetter. Enzymet kan oppdage en feil base på den nye strengen, sikkerhetskopiere en sukkerenhet, klippe ut den dårlige basen, erstatte den med riktig base og fortsette å replikere malstrengen. Evnen til å ta ut feil base, kalt eksonukleaseaktivitet, er innebygd i DNA-polymerasekompleksene. Korrektur gir en nøyaktighetsgrad på omtrent 99 prosent.
Feil reparasjon
Nøyaktig replikering er viktig nok til at celler har utviklet en sekundær feilkorreksjonsmekanisme som kalles DNA-mismatchreparasjon for å fikse feilene som DNA-polymerase savner. Reparasjonsmaskineriet oppdager uoverensstemmelser ved å inspisere DNA-spiralstrukturen for misdannelser. Mut-familien av enzymer oppdager en uoverensstemmelse, identifiserer den nylig kopierte strengen, finner et passende sted å spalte strengen og fjerner den delen som inneholder uoverensstemmelsen. DNA-polymerase syntetiserer deretter den fjernede delen. I motsetning til den enkeltbaserte reparasjonen som DNA-polymerase utfører under korrekturlesing, kan feilparameteringsmekanismen erstatte tusenvis av baser for å utføre en reparasjon.