Inhoud
Deoxyribonucleïnezuur of DNA bevat de genetische informatie die van generatie op generatie wordt doorgegeven. In uw lichaam bevat elke cel ten minste één set van uw gehele genetische complement, gehuisvest in 23 verschillende chromosomen. In feite hebben de meeste van uw cellen twee sets, een van elke ouder. Voordat een cel kan delen, moet deze zijn DNA nauwkeurig repliceren, zodat elke dochtercel volledige en correcte genetische informatie ontvangt. DNA-replicatie omvat een proefleesproces dat helpt om de nauwkeurigheid te waarborgen.
DNA-structuur
DNA is een lang molecuul met een ruggengraat van alternerende suiker- en fosfaatgroepen. Een van de vier nucleotidebasen - adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T) - hangt af van elke suikereenheid. De volgorde 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 basenpaarregels vereisen dat A alleen met T bindt en C alleen met G. bindt. De cel moet zich aan deze koppelingsregels houden tijdens replicatie om de nauwkeurigheid te behouden en mutaties te voorkomen.
kopiëren
Replicatie is semi-conservatief: nieuw gerepliceerde helices bevatten een originele streng en een nieuw gesynthetiseerde. De oorspronkelijke streng dient als sjabloon voor het maken van de nieuwe streng. Helicase-enzymen pakken de dubbele helixstructuur uit om de twee sjabloonstrengen bloot te leggen. Het enzym DNA-polymerase is verantwoordelijk voor het lezen van elke nucleotide op een templatestreng en het toevoegen van de complementaire base op de langwerpige nieuwe streng. Wanneer het polymerase bijvoorbeeld een G-base op een matrijsstreng tegenkomt, voegt het aan de nieuwe streng een suikerfosfaateenheid toe die een C-base bevat.
correctie
DNA-polymerase is een opmerkelijk enzym. Niet alleen assembleert het nieuwe DNA-strengen één base tegelijk, het proefleest ook de nieuwe streng terwijl het verder gaat. Het enzym kan een onjuiste base op de nieuwe streng detecteren, een suikereenheid back-uppen, de slechte base verwijderen, deze vervangen door de juiste base en de replicatiestreng hervatten. Het vermogen om de verkeerde base, de exonucleaseactiviteit, uit te schakelen, is ingebouwd in de DNA-polymerasecomplexen. Proeflezen resulteert in een nauwkeurigheid van ongeveer 99 procent.
Niet-overeenkomende reparatie
Nauwkeurige replicatie is belangrijk genoeg dat cellen een secundair foutcorrectiemechanisme hebben ontwikkeld dat DNA-mismatch-reparatie wordt genoemd om de fouten te herstellen die DNA-polymerase mist. Het reparatieapparaat detecteert mismatches door de DNA-helixstructuur op vervormingen te inspecteren. De Mut-familie van enzymen detecteert een mismatch, identificeert de nieuw gekopieerde streng, vindt een geschikte locatie om de streng te splitsen en verwijdert het deel dat de mismatch bevat. DNA-polymerase hersynthetiseert vervolgens het verwijderde gedeelte. Anders dan bij de reparatie met één base die DNA-polymerase uitvoert tijdens het proeflezen, kan het mismatch-reparatiemechanisme duizenden bases vervangen om één reparatie uit te voeren.