Deoxyribonucleïnezuur of DNA bevat de genetische informatie die van de ene generatie op de andere wordt doorgegeven. In uw lichaam bevat elke cel ten minste één set van uw volledige genetische aanvulling, gehuisvest in 23 verschillende chromosomen. In feite hebben de meeste cellen twee sets, één van elke ouder. Voordat een cel kan delen, moet deze nauwkeurig zijn DNA repliceren, zodat elke dochtercel volledige en juiste genetische informatie ontvangt. DNA-replicatie omvat een proefleesproces dat helpt nauwkeurigheid te garanderen.

DNA-structuur

DNA is een lange molecule met een ruggengraat van afwisselende suiker- en fosfaatgroepen. Een van de vier nucleotide-basen - adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T) - hangt elke suikereenheid op. De sequentie van de vier basen creëert de genetische code voor het maken van eiwitten. De nucleotiden van twee DNA-strengen binden aan elkaar om de bekende dubbele helixstructuur te vormen. De basenparingregels vereisen dat A alleen bindt met T en C alleen bindt met G. De cel moet deze koppelregels tijdens replicatie gehoorzamen om nauwkeurigheid te behouden en mutaties te voorkomen.

Replicatie

Replicatie is semi -conservatief: nieuw gerepliceerde helices bevatten een originele streng en een nieuw gesynthetiseerde. De oorspronkelijke streng dient als een sjabloon voor het maken van de nieuwe streng. Helicase-enzymen ritsen de dubbele helixstructuur open om de twee sjabloonstrengen bloot te leggen. Het enzym DNA-polymerase is verantwoordelijk voor het lezen van elk nucleotide op een matrijsstreng en het toevoegen van de complementaire basis op de verlengde nieuwe streng. Wanneer het polymerase bijvoorbeeld een G-base op een matrijsstreng ontmoet, voegt het aan de nieuwe streng een suikerfosfaateenheid toe die een C-base bevat.

Proofreading van

DNA-polymerase is een opmerkelijk enzym . Niet alleen assembleert hij nieuwe DNA-strengen per base tegelijk, maar test ook de nieuwe streng naarmate deze verder gaat. Het enzym kan een onjuiste basis op de nieuwe streng detecteren, één suikereenheid back-uppen, de slechte basis verwijderen, deze vervangen door de juiste basis en doorgaan met het repliceren van de sjabloonstreng. De mogelijkheid om de verkeerde base weg te knippen, de zogenaamde exonuclease-activiteit, is ingebouwd in de DNA-polymerase-complexen. Proofreading resulteert in een nauwkeurigheid van ongeveer 99 procent.

Foutmeldingsreparatie

Nauwkeurige replicatie is belangrijk genoeg dat cellen een secundair foutcorrectiemechanisme hebben ontwikkeld dat DNA-mismatchreparatie wordt genoemd om de fouten te herstellen die DNA-polymerase veroorzaakt missers. De reparatiemachinerie detecteert misparingen door de DNA-helixstructuur te inspecteren op misvormingen. De Mut-familie van enzymen detecteert een misaanpassing, identificeert de nieuw gekopieerde streng, vindt een geschikte locatie om de streng te splitsen en verwijdert het deel dat de verkeerde combinatie bevat. DNA-polymerase reproduceert vervolgens het verwijderde deel opnieuw. In tegenstelling tot de single-base reparatie die DNA-polymerase uitvoert tijdens het proeflezen, kan het mechanisme voor niet-overeenkomende reparaties duizenden bases vervangen om er een te repareren.