กลไกใดที่รับรองความถูกต้องของการจำลองดีเอ็นเอ

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกหรือ DNA มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่ส่งต่อจากรุ่นสู่รุ่น ในร่างกายของคุณ แต่ละเซลล์มีส่วนประกอบทางพันธุกรรมทั้งหมดของคุณอย่างน้อยหนึ่งชุด ซึ่งอยู่ในโครโมโซมที่แตกต่างกัน 23 ตัว อันที่จริง เซลล์ส่วนใหญ่ของคุณมีสองชุด หนึ่งชุดมาจากผู้ปกครองแต่ละชุด ก่อนที่เซลล์จะแบ่งตัวได้ เซลล์จะต้องทำซ้ำ DNA ของมันอย่างถูกต้อง เพื่อให้เซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์ได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมที่สมบูรณ์และถูกต้อง การจำลองแบบ DNA รวมถึงกระบวนการพิสูจน์อักษรที่ช่วยรับรองความถูกต้อง

ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลยาวที่มีกระดูกสันหลังของน้ำตาลและฟอสเฟตสลับกัน หนึ่งในสี่ของเบสนิวคลีโอไทด์ -- อะดีนีน (A), กัวนีน (G), ไซโตซีน (C) และไทมีน (T) -- ห้อยออกจากแต่ละหน่วยน้ำตาล ลำดับของเบสทั้งสี่จะสร้างรหัสพันธุกรรมสำหรับการผลิตโปรตีน นิวคลีโอไทด์ของสาย DNA สองสายจับกันเพื่อสร้างโครงสร้างเกลียวคู่ที่คุ้นเคย กฎการจับคู่พื้นฐานกำหนดให้ A ผูกกับ T และ C ผูกกับ G เท่านั้น เซลล์ต้องปฏิบัติตามกฎการจับคู่เหล่านี้ในระหว่างการจำลองแบบเพื่อรักษาความถูกต้องและหลีกเลี่ยงการกลายพันธุ์

การจำลองแบบกึ่งอนุรักษ์นิยม: เกลียวที่จำลองแบบใหม่ประกอบด้วยเกลียวดั้งเดิมและเกลียวที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่ เกลียวเดิมทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสร้างเกลียวใหม่ เอ็นไซม์เฮลิเคสเปิดเครื่องรูดโครงสร้างเกลียวคู่เพื่อแสดงเส้นแม่แบบสองเส้น เอ็นไซม์ DNA polymerase มีหน้าที่ในการอ่านนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวบนสายแม่แบบและเพิ่มฐานเสริมบนเกลียวใหม่ที่ยืดออก ตัวอย่างเช่น เมื่อโพลีเมอเรสพบฐาน G บนสายแม่แบบ มันจะเพิ่มหน่วยน้ำตาล-ฟอสเฟตที่มีฐาน C เข้าไปในเกลียวใหม่

DNA polymerase เป็นเอนไซม์ที่โดดเด่น มันไม่เพียงแต่รวบรวมสาย DNA ใหม่ทีละเบสเท่านั้น แต่ยังตรวจทานสายใหม่ในขณะที่ดำเนินการด้วย เอ็นไซม์สามารถตรวจจับเบสที่ไม่ถูกต้องบนเกลียวใหม่ สำรองหน่วยน้ำตาลหนึ่งหน่วย ตัดเบสที่ไม่ดีออก แทนที่ด้วยเบสที่ถูกต้อง และทำการจำลองสายแม่แบบต่อ ความสามารถในการตัดฐานที่ไม่ถูกต้องออก ซึ่งเรียกว่ากิจกรรม exonuclease นั้นถูกสร้างขึ้นในสารเชิงซ้อนของ DNA polymerase การพิสูจน์อักษรส่งผลให้อัตราความแม่นยำประมาณ 99 เปอร์เซ็นต์

การจำลองแบบที่แม่นยำมีความสำคัญมากพอที่เซลล์จะมีกลไกการแก้ไขข้อผิดพลาดรองที่เรียกว่าการซ่อมแซม DNA ไม่ตรงกัน เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดที่ DNA polymerase พลาดไป เครื่องจักรซ่อมแซมจะตรวจจับความไม่ตรงกันโดยการตรวจสอบโครงสร้างเกลียวของดีเอ็นเอเพื่อหาความผิดปกติ เอ็นไซม์ในตระกูล Mut ตรวจจับการไม่ตรงกัน ระบุสายที่คัดลอกใหม่ ค้นหาตำแหน่งที่เหมาะสมในการผ่าเกลียวและกำจัดส่วนที่ไม่ตรงกันออก DNA polymerase จะสังเคราะห์ส่วนที่ถอดออกอีกครั้ง กลไกการซ่อมแซมที่ไม่ตรงกันอาจแทนที่ฐานหลายพันชนิดเพื่อทำการซ่อมแซมเพียงครั้งเดียว ต่างจากการซ่อมแซมแบบฐานเดียวที่ DNA polymerase ดำเนินการในขณะตรวจทาน