Hvilke mekanismer sikrer nøjagtigheden af ​​DNA-replikation?

Deoxyribonukleinsyre, eller DNA, indeholder de genetiske oplysninger afleveret fra en generation til den næste. I din krop indeholder hver celle mindst ét ​​sæt af hele dit genetiske komplement, der er anbragt i 23 forskellige kromosomer. Faktisk har de fleste af dine celler to sæt, en fra hver forælder. Før en celle kan opdeles, skal den nøjagtigt replikere dens DNA, så hver dattercelle får fuldstændig og korrekt genetisk information. DNA-replikation indeholder en korrekturlæsningsproces, der hjælper med at sikre nøjagtighed.

DNA-struktur

DNA er et langt molekyle med en rygrad af alternerende sukker og fosfatgrupper. Et af fire nukleotidbaser - adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og thymin (T) - hænger af hver sukker enhed. Sekvensen af ​​de fire baser skaber den genetiske kode til fremstilling af proteiner. Nukleotiderne af to DNA-tråde binder til hinanden for at danne den velkendte dobbelte helixstruktur. Baseparringsreglerne kræver, at A kun binder med T og C kun binder med G. Cellen skal adlyde disse parringsregler under replikationen for at opretholde nøjagtigheden og undgå mutationer.

Replikation

Replication er semi konservative: Nyligt replikerede helixer indeholder en originalstreng og en nyligt syntetiseret. Den oprindelige streng tjener som en skabelon til oprettelsen af ​​den nye streng. Helicase enzymer pakker ud den dobbelte helix struktur for at udsætte de to skabelonstrenger. Enzym-DNA-polymerasen er ansvarlig for at læse hvert nukleotid på en templatstreng og tilsætte den komplementære base på den forlængende nye streng. Når polymerasen f.eks. Møder en G-base på en skabelonstreng, tilføjer den til den nye streng en sukkerphosphat-enhed, der indeholder en C-base.

Proofreading

DNA-polymerase er et bemærkelsesværdigt enzym . Det samler ikke kun nye DNA-tråde en base ad gangen, det beviser også den nye streng som den fortsætter. Enzymet kan opdage en forkert base på den nye streng, sikkerhedskopiere en sukker enhed, skrue ud den dårlige base, erstatte den med den rigtige base og genoptage replikere skabelonstrengen. Evnen til at skille den ukorrekte base, kaldet exonukleaseaktivitet, er indbygget i DNA-polymerasekomplekserne. Korrekt replikering er vigtig nok, at cellerne har udviklet en sekundær fejlkorrigeringsmekanisme kaldet DNA mismatch reparation for at rette fejlene, at DNA-polymerase misses. Reparationsmaskinen registrerer fejlmatchinger ved at inspicere DNA-helixstrukturen for deformiteter. Mut-familien af ​​enzymer registrerer en mismatch, identificerer den nykopierede streng, finder et egnet sted til at spalte strengen og fjerner den del, der indeholder mismatchen. DNA-polymerase resynterer derefter den fjernede del. I modsætning til den enkeltbaserede reparation, som DNA-polymerase udfører under korrekturlæsning, kan fejlparametreparationsmekanismen erstatte tusindvis af baser for at gøre en reparation.