Zawartość
Kwas dezoksyrybonukleinowy lub DNA zawiera informacje genetyczne przekazywane z pokolenia na pokolenie. W twoim ciele każda komórka zawiera co najmniej jeden zestaw całego genetycznego dopełniacza, mieszczącego się w 23 różnych chromosomach. W rzeczywistości większość komórek ma dwa zestawy, po jednym od każdego z rodziców. Zanim komórka będzie mogła się podzielić, musi dokładnie replikować swoje DNA, aby każda komórka potomna otrzymała pełną i poprawną informację genetyczną. Replikacja DNA obejmuje proces korekty, który pomaga zapewnić dokładność.
Struktura DNA
DNA jest długą cząsteczką o szkielecie naprzemiennych grup cukrowych i fosforanowych. Jedna z czterech zasad nukleotydowych - adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i tymina (T) - zwisa z każdej jednostki cukru. Sekwencja czterech zasad tworzy kod genetyczny do produkcji białek. Nukleotydy dwóch nici DNA wiążą się ze sobą, tworząc znaną strukturę podwójnej helisy. Podstawowe zasady parowania wymagają, aby A wiązało się tylko z T, a C tylko z G. Komórka musi przestrzegać tych zasad parowania podczas replikacji, aby zachować dokładność i uniknąć mutacji.
Replikacja
Replikacja jest częściowo konserwatywna: nowo zreplikowane helisy zawierają oryginalną nić i nowo zsyntetyzowaną. Oryginalny pas służy jako szablon do tworzenia nowego pasma. Enzymy helikazy rozpakowują strukturę podwójnej helisy, odsłaniając dwa pasma matrycy. Enzym polimeraza DNA jest odpowiedzialny za odczyt każdego nukleotydu na nici matrycy i dodanie komplementarnej zasady na wydłużającej się nowej nici. Na przykład, gdy polimeraza napotka zasadę G na nici matrycy, dodaje do nowej nici jednostkę cukrowo-fosforanową zawierającą zasadę C.
Korekta
Polimeraza DNA jest niezwykłym enzymem. Nie tylko montuje nowe nici DNA po jednej bazie na raz, ale także koryguje nową nić w miarę postępu. Enzym może wykryć niepoprawną zasadę na nowej nici, wykonać kopię zapasową jednej jednostki cukru, wyciąć złą bazę, zastąpić ją prawidłową zasadą i wznowić replikację nici szablonu. Możliwość wycinania nieprawidłowej zasady, zwanej aktywnością egzonukleazy, jest wbudowana w kompleksy polimerazy DNA. Korekta zapewnia współczynnik dokładności około 99 procent.
Naprawa niezgodności
Dokładna replikacja jest na tyle ważna, że komórki rozwinęły mechanizm wtórnej korekcji błędów zwany naprawą niedopasowania DNA, aby naprawić błędy, które pomija polimeraza DNA. Mechanizm naprawczy wykrywa niedopasowania, sprawdzając strukturę helisy DNA pod kątem deformacji. Rodzina enzymów Mut wykrywa niedopasowanie, identyfikuje nowo skopiowaną nić, znajduje odpowiednie miejsce do rozcięcia nici i usuwa część zawierającą niedopasowanie. Polimeraza DNA następnie ponownie syntetyzuje usuniętą część. W przeciwieństwie do naprawy pojedynczej zasady, którą wykonuje polimeraza DNA podczas korekty, mechanizm naprawy niezgodności może zastąpić tysiące zasad, aby wykonać jedną naprawę.