Deoxyribonucleïnezuur (DNA) is de zeer stabiele, dubbele helixmolecule die het genetisch materiaal van het leven omvat. De reden dat DNA zo stabiel is, is dat het is gemaakt van twee complementaire strengen en de bases die ze verbinden. DNA's gedraaide structuur komt voort uit suikerfosfaatgroepen verbonden door sterke covalente bindingen en duizenden zwakkere waterstofbruggen die de nucleotide basenparen van respectievelijk adenine en thymine en cytosine en guanine verbinden.

TL; DR (te lang ; Did not Read)

Het enzym helicase kan het strak gebonden DNA-molecuul met dubbele helix scheiden, waardoor replicatie van DNA mogelijk is.

De noodzaak om DNA-strengen te scheiden

Deze strak gebonden strengen kunnen fysiek uit elkaar worden getrokken, maar ze zouden opnieuw in een dubbele spiraal terugkeren vanwege hun hechtingen. Evenzo kan hitte de twee strengen doen scheiden of "smelten". Maar om cellen te laten delen, moet DNA worden gerepliceerd. Dit betekent dat er een manier moet zijn om DNA te scheiden om de genetische code te onthullen en nieuwe kopieën te maken. Dit wordt replicatie genoemd.

De taak van DNA-helicase

Vóór de celdeling begint de DNA-replicatie. Initiator-eiwitten beginnen een deel van de dubbele helix te ontvouwen, bijna als een ritssluiting die wordt uitgepakt. Het enzym dat deze taak kan uitvoeren, wordt een DNA-helicase genoemd. Deze DNA-helixen unzippen het DNA waar het moet worden gesynthetiseerd. De helicasen doen dit door de waterstofbindingen van het nucleotide basenpaar die de twee strengen DNA bij elkaar houden te verbreken. Het is een proces dat de energie van adenosine-trifosfaat (ATP) -moleculen gebruikt, die alle cellen voeden. De afzonderlijke strengen mogen niet terugkeren naar een supercoiled-toestand. Het enzym gyrase stapt in en ontspant de helix.

Replicatie van DNA

Zodra de basenparen worden onthuld door de DNA-helicase, kunnen ze alleen binden met hun complementaire basen. Daarom biedt elke polynucleotidestreng een sjabloon voor een nieuwe, complementaire kant. Op dit punt, het enzym dat bekend staat als primase kickstarts replicatie op een kort segment of primer.

In het primersegment polymeriseert het enzym DNA-polymerase de originele DNA-streng. Het werkt in het gebied waar het DNA ontspant, de replicatievork genoemd. De nucleotiden worden gepolymeriseerd beginnend aan één einde van de nucleotideketen en de synthese verloopt in slechts één richting van de streng (de "leidende" streng). Nieuwe nucleotiden voegen zich bij de onthulde bases. Adenine (A) komt samen met thymine (T) en cytosine (C) komt in contact met guanine (G). Voor de andere streng kunnen alleen korte stukjes worden gesynthetiseerd en deze worden Okazaki-fragmenten genoemd. Het enzym DNA-ligase komt binnen en completeert de "achterblijvende" streng. Enzymen "proeflezen" het gerepliceerde DNA en verwijderen 99 procent van alle gevonden fouten. De nieuwe strengen DNA bevatten dezelfde informatie als de parent-streng. Dit is een opmerkelijk proces dat constant voorkomt in vele miljoenen cellen.

Vanwege zijn sterke binding en stabiliteit kan DNA niet simpelweg apart breken, maar eerder genetische informatie opslaan die wordt doorgegeven aan nieuwe cellen en nakomelingen. Het uiterst efficiënte enzymhelicase maakt het uiteenvallen van het enorm opgerolde DNA-molecuul mogelijk, zodat het leven kan doorgaan.