Дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК содержит генетическую информацию, передаваемую от одного поколения к другому. В вашем теле каждая клетка содержит по крайней мере один набор всего вашего генетического дополнения, размещенного в 23 различных хромосомах. Фактически, у большинства ваших ячеек есть два набора, по одному от каждого родителя. Прежде чем клетка сможет делиться, она должна точно воспроизвести свою ДНК, чтобы каждая дочерняя клетка получала полную и правильную генетическую информацию. Репликация ДНК включает в себя процесс корректуры, который помогает обеспечить точность.
Структура ДНК
ДНК - это длинная молекула, в основе которой чередуются сахарные и фосфатные группы. Одно из четырех нуклеотидных оснований - аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T) - свисает с каждой сахарной единицы. Последовательность четырех оснований создает генетический код для производства белков. Нуклеотиды двух цепей ДНК связываются друг с другом, образуя знакомую структуру двойной спирали. Правила создания пары оснований требуют, чтобы A связывался только с T, а C - только с G. Клетка должна подчиняться этим правилам спаривания во время репликации, чтобы поддерживать точность и избегать мутаций.
Репликация
Репликация полуконсервативна: вновь реплицированные спирали содержат исходную цепь и вновь синтезированную. Исходная прядь служит шаблоном для создания новой пряди. Ферменты геликазы распаковывают структуру двойной спирали, чтобы обнажить две цепочки-матрицы. Ферментная ДНК-полимераза отвечает за считывание каждого нуклеотида на матричной цепи и добавление комплементарного основания к удлиненной новой цепи. Например, когда полимераза встречает основание G на цепи-шаблоне, она добавляет к новой цепи сахарофосфатную единицу, содержащую основание C.
Корректура
ДНК-полимераза - замечательный фермент. Он не только собирает новые цепочки ДНК по одной основе за раз, но и корректирует новую цепочку по мере ее продвижения. Фермент может обнаружить неправильное основание на новой нити, скопировать одну сахарную единицу, вырезать плохое основание, заменить его правильным основанием и возобновить репликацию эталонной нити. Способность вырезать неправильное основание, называемая экзонуклеазной активностью, встроена в комплексы ДНК-полимеразы. Вычитка дает точность около 99 процентов.
Исправление несоответствия
Точная репликация достаточно важна, чтобы клетки развили вторичный механизм исправления ошибок, называемый репарацией несоответствия ДНК, чтобы исправить ошибки, которые пропускает ДНК-полимераза. Ремонтное оборудование обнаруживает несоответствия, исследуя структуру спирали ДНК на наличие деформаций. Семейство ферментов Mut обнаруживает несоответствие, идентифицирует вновь скопированную цепь, находит подходящее место для расщепления цепи и удаляет часть, содержащую несоответствие. Затем ДНК-полимераза повторно синтезирует удаленную часть. В отличие от одноосновной репарации, которую ДНК-полимераза выполняет во время корректуры, механизм репарации несоответствий может заменить тысячи оснований, чтобы произвести одну репарацию.