コンテンツ
デオキシリボ核酸、つまりDNAには、世代から世代へと受け継がれる遺伝情報が含まれています。体内の各細胞には、23の異なる染色体に収容された遺伝的補体全体の少なくとも1セットが含まれています。実際、ほとんどのセルには2つのセットがあり、各親から1つずつです。細胞が分裂する前に、各娘細胞が完全かつ正しい遺伝情報を受け取るように、細胞を正確に複製する必要があります。 DNA複製には、正確性を確保するのに役立つ校正プロセスが含まれます。
DNA構造
DNAは、糖基とリン酸基が交互になった骨格を持つ長い分子です。アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、およびチミン（T）の4つのヌクレオチド塩基の1つは、各糖単位から垂れ下がっています。 4つの塩基のシーケンスは、タンパク質を製造するための遺伝暗号を作成します。 2本のDNA鎖のヌクレオチドは互いに結合して、よく知られた二重らせん構造を形成します。ベースペアリングルールでは、AがTとのみバインドし、CがGとのみバインドする必要があります。セルは、複製中にこれらのペアリングルールに従って、精度を維持し、突然変異を回避する必要があります。
複製
複製は半保存的です。新しく複製されたヘリックスには、元の鎖と新しく合成されたものが含まれます。元のストランドは、新しいストランドを作成するためのテンプレートとして機能します。ヘリカーゼ酵素は、二重らせん構造を解凍して、2つのテンプレート鎖を露出させます。酵素DNAポリメラーゼは、テンプレートストランドの各ヌクレオチドを読み取り、伸長する新しいストランドに相補的な塩基を追加します。たとえば、ポリメラーゼがテンプレート鎖のG塩基に遭遇すると、C塩基を含む糖リン酸ユニットが新しい鎖に追加されます。
校正
DNAポリメラーゼは注目に値する酵素です。一度に1塩基ずつ新しいDNA鎖を組み立てるだけでなく、進行中に新しい鎖を校正します。酵素は、新しい鎖の誤った塩基を検出し、1糖単位をバックアップし、不良な塩基を切り取り、正しい塩基と交換し、テンプレート鎖の複製を再開できます。エキソヌクレアーゼ活性と呼ばれる誤った塩基を切り取る能力は、DNAポリメラーゼ複合体に組み込まれています。校正の結果、精度は約99％になります。
ミスマッチ修理
細胞がDNAミスマッチ修復と呼ばれる二次的なエラー修正メカニズムを進化させて、DNAポリメラーゼが見逃したミスを修正するには、正確な複製が重要です。修復機構は、DNAヘリックス構造の変形を検査することでミスマッチを検出します。酵素のMutファミリーは、ミスマッチを検出し、新しくコピーされた鎖を特定し、鎖を切断する適切な場所を見つけ、ミスマッチを含む部分を除去します。次に、DNAポリメラーゼが除去された部分を再合成します。 DNAポリメラーゼが校正中に実行する単一塩基修復とは異なり、ミスマッチ修復メカニズムは数千の塩基を置き換えて1つの修復を行う場合があります。