Περιεχόμενο
Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, ή το DNA, περιέχει τις γενετικές πληροφορίες που μεταδίδονται από τη μία γενιά στην άλλη. Στο σώμα σας, κάθε κύτταρο περιέχει τουλάχιστον ένα σύνολο ολόκληρου του γενετικού σας συμπληρώματος, το οποίο στεγάζεται σε 23 διαφορετικά χρωμοσώματα. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα από τα κύτταρα σας έχουν δύο σύνολα, ένα από κάθε γονέα. Πριν ένα κύτταρο μπορεί να χωρίσει, πρέπει να αναπαράγει με ακρίβεια το DNA του, έτσι ώστε κάθε κόρη κυττάρων να έχει πλήρη και σωστή γενετική πληροφορία. Η αναπαραγωγή του DNA περιλαμβάνει μια διαδικασία επιδιόρθωσης που βοηθάει στην εξασφάλιση της ακρίβειας.
Δομή DNA
Το DNA είναι ένα μακρύ μόριο με σπονδυλική στήλη εναλλασσόμενων ομάδων σακχάρων και φωσφορικών. Μία από τις τέσσερις βάσεις νουκλεοτιδίων - αδενίνη (Α), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (Τ) - κρέμεται από κάθε μονάδα ζάχαρης. Η αλληλουχία των τεσσάρων βάσεων δημιουργεί τον γενετικό κώδικα για την παρασκευή πρωτεϊνών. Τα νουκλεοτίδια δύο ϋΝΑ κλώνων δεσμεύονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν τη γνωστή δομή διπλής έλικας. Οι κανόνες ζευγαρώματος βάσης απαιτούν ότι το Α δεσμεύει μόνο με Τ και Γ δεσμεύεται μόνο με G. Το κελί πρέπει να τηρεί αυτούς τους κανόνες αντιστοίχισης κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής για να διατηρεί την ακρίβεια και να αποφεύγει τις μεταλλάξεις.
Αντιγραφή
Ο αναδιπλασιασμός είναι ημι-συντηρητικός: οι πρόσφατα ανατυπωμένες έλικες περιέχουν ένα αρχικό κλώνο και ένα νέο συνθετικό. Το αρχικό σκέλος χρησιμεύει ως πρότυπο για τη δημιουργία του νέου σκέλους. Τα ένζυμα Helicase αποσυμπιέζουν τη δομή διπλής έλικας για να εκθέσουν τους δύο κλώνους εκμαγείων. Η ένζυμο ϋΝΑ πολυμεράση είναι υπεύθυνη για την ανάγνωση κάθε νουκλεοτιδίου επί ενός κλώνου εκμαγείου και την προσθήκη της συμπληρωματικής βάσης επί της επιμήκους νέας αλυσίδας. Για παράδειγμα, όταν η πολυμεράση συναντά μια βάση G επί ενός κλώνου εκμαγείου, προσθέτει στον νέο κλώνο μία μονάδα σακχάρου-φωσφορικού που περιέχει μία βάση C.
Επιμέλεια
Η DNA πολυμεράση είναι ένα αξιοσημείωτο ένζυμο. Όχι μόνο συγκεντρώνει νέες βάσεις DNA μία φορά τη φορά, αλλά και διορθώνει το νέο σκέλος καθώς προχωράει. Το ένζυμο μπορεί να ανιχνεύσει μια λανθασμένη βάση στο νέο σκέλος, να δημιουργήσει αντίγραφα ασφαλείας μιας μονάδας ζάχαρης, να απομακρύνει την κακή βάση, να την αντικαταστήσει με τη σωστή βάση και να επαναλάβει την αναπαραγωγή του κλώνου του προτύπου. Η ικανότητα αποκοπής της εσφαλμένης βάσης, που ονομάζεται δραστηριότητα εξωνουκλεάσης, ενσωματώνεται στα σύμπλοκα ϋΝΑ πολυμεράσης. Η διόρθωση οδηγεί σε ποσοστό ακρίβειας περίπου 99%.
Επισκευή αναντιστοιχίας
Η ακριβής αναπαραγωγή είναι αρκετά σημαντική ώστε τα κύτταρα να έχουν αναπτύξει έναν δευτερεύοντα μηχανισμό διόρθωσης σφαλμάτων που ονομάζεται επισκευή αναντιστοιχίας DNA για να διορθώσουν τα λάθη που χάνει η πολυμεράση ϋΝΑ. Το μηχάνημα επισκευής εντοπίζει τις αναντιστοιχίες ελέγχοντας τη δομή έλικας DNA για παραμορφώσεις. Η οικογένεια ενζύμων Mut ανιχνεύει μια αναντιστοιχία, αναγνωρίζει τον πρόσφατα αντιγραμμένο κλώνο, βρίσκει μια κατάλληλη θέση για να διασπάσει τον κλώνο και αφαιρεί το τμήμα που περιέχει το αναντιστοιχία. Η DNA πολυμεράση στη συνέχεια επανασυνθέτει το αφαιρεθέν τμήμα. Αντίθετα με την επιδιόρθωση μιας βάσης που εκτελεί η ϋΝΑ πολυμεράση κατά τη διόρθωση, ο μηχανισμός επισκευής αναντιστοιχίας μπορεί να αντικαταστήσει χιλιάδες βάσεις για να πραγματοποιήσει μία επισκευή.