Αντιγραφή DNA

Η διαδικασία αντιγραφής του DNA είναι μία μέθοδος κατά την οποία το DNA των οργανισμών διπλασιάζεται, δηλαδή από 1 αρχικό μόριο (2 μητρικές αλυσίδες) δημιουργούνται 2 νέα μόρια DNA, καθ' ένα από τα οποία αποτελείται από μία μητρική και μία θυγατρική αλυσίδα (ημισυντηρητηκός τρόπος αντιγραφής).

Για να ξεκινήσει η αντιγραφή του DNA απαιτείται μία συγκεκριμένη αλληλουχία, η Θέση Έναρξης Αντιγραφής (ΘΕΑ), στην οποία θα προσδεθούν τα ένζυμα της αντιγραφής. Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς, των οποίων το γενετικό υλικό είναι ένα δίκλωνο κυκλικό μόριο DNA, υπάρχει μόνο μία ΘΕΑ, ενώ στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, των οποίων το γενετικό υλικό είναι δίκλωνα γραμμικά μόρια DNA, υπάρχουν εκατοντάδες ΘΕΑ.

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα η αντιγραφή πραγματοποιείται στο στάδιο S της μεσόφασης του εκάστοτε κυτταρικού κύκλου. Αρχικά, η DNA ελικάση συνδέεται στην ΘΕΑ του μορίου και ξεδιπλώνει την διπλή έλικα, σπάζοντας τους δεσμούς Η μεταξύ των αζωτούχων βάσεων των δεοξυριβονουκλεοτιδίων, με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια θηλιά (2 διχάλες κατά μήκος των οποίων προχωρά η αντιγραφή). Κατόπιν, ένα σύμπλοκο ενζύμων, το πριμόσωμα, συνθέτει στις ΘΕΑ μία αλληλουχία από ριβονουκλεοτίδια συμπληρωματική στις 2 αλυσίδες, προκειμένου να ξεκινήσει η αντιγραφή. Αυτές οι αλληλουχίες RNA ονομάζονται πρωταρχικά τμήματα.

Στη συνέχεια, η DNA πολυμεράση προσδένεται στο 3' άκρο κάθε πρωταρχικού τμήματος και συνθέτει αλυσίδα DNA συμπληρωματική στην μητρική αλυσίδα DNA. Επειδή δρα με προσανατολισμό 5' -> 3' , σε κάθε διχάλα αντιγραφής η μία αλυσίδα αντιγράφεται συνεχώς, ενώ η άλλη ασυνεχώς. Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής η DNA πολυμεράση αντικαθιστά τα ριβονουκλεοτίδια των πρωταρχικών τμημάτων με αντίστοιχα δεοξυριβονουκλεοτίδια και παράλληλα η DNA δεσμάση ενώνει με 3' - 5' φωσφοδιεστερικό δεσμό τα ασυνεχή και τα συνεχή τμήματα μεταξύ τους.

Επειδή η αντιγραφή του DNA είναι μία λεπτή διαδικασία, στην οποία είναι απαραίτητο να μην υπάρξουν λάθη, η DNA πολυμεράση επιδιορθώνει λάθη τα οποία συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της αντιγραφής, με αποτέλεσμα να υπάρχει πιθανότητα λάθους 1/10⁵ . Εκτός αυτού, τα επιδιορθωτικά ένζυμα διορθώνουν λάθη τα οποία δεν αναγνωρίζει η DNA πολυμεράση, με αποτέλεσμα να πιθανότητα λάθους να μειώνεται στο 1 δεοξυριβονουκλεοτίδιο στα 10¹⁰ .