Innhold
Deoxyribonucleic Acid (DNA) er det svært stabile, doble spiralmolekylet som omfatter livets genetiske materiale. Årsaken til at DNA er så stabilt er at det er laget av to komplementære tråder og basene som forbinder dem. DNAs vridde struktur oppstår fra sukkerfosfatgrupper som er forbundet med sterke kovalente bindinger, og tusenvis av svakere hydrogenbindinger som blir med i henholdsvis nukleotidbaseparene adenin og timin, og cytosin og guanin.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Enzymhelikasen kan skille det tett bundne DNA-dobbelt helixmolekylet, noe som muliggjør replikering av DNA.
Behovet for å skille DNA-tråder
Disse tett bundne strengene kan fysisk trekkes fra hverandre, men de vil bli med på en dobbel helix igjen på grunn av sine bindinger. På samme måte kan varme føre til at de to strengene skilles ut eller "smelter." Men for at celler skal dele seg, må DNA replikeres. Dette betyr at det må være en måte å skille DNA ut for å avsløre dens genetiske kode, og lage nye kopier. Dette kalles replikering.
Jobben med DNA-helikase
Før celledeling begynner DNA-replikasjon. Initiatorproteiner begynner å løsne ut en del av den doble helixen, nesten som en glidelås som blir pakket ut. Enzymet som kan utføre denne jobben kalles en DNA-helikase. Disse DNA-helikasene pakker opp DNAet der det må syntetiseres. Helikasene gjør dette ved å bryte nukleotidbaseparets hydrogenbindinger som holder de to DNA-strengene sammen. Det er en prosess som bruker energien fra adenosintrifosfat (ATP) molekyler, som driver alle celler. Enkeltstrengene har ikke lov til å vende tilbake til en superoppviklet tilstand. Faktisk tråkker enzymet gyrase inn og slapper heliksen av.
DNA-replikasjon
Når baseparene er avslørt av DNA-helikasen, kan de bare binde seg til deres komplementære baser. Derfor gir hver polynukleotidstreng en mal for en ny, komplementær side. På dette tidspunktet enzymet kjent som primase kickstarts replikasjon på et kort segment, eller primer.
Ved primersegmentet polymeriserer enzymet DNA-polymerase den opprinnelige DNA-strengen. Det fungerer på området der DNA avvikles, kalt replikasjonsgaffel. Nukleotidene blir polymerisert med start i den ene enden av nukleotidkjeden, og syntesen fortsetter i bare en retning av tråden (den "ledende" strengen). Nye nukleotider blir med i de avslørte basene. Adenin (A) blir sammen med tymin (T), og cytosin (C) blir sammen med guanin (G). For den andre tråden kan bare korte stykker syntetiseres, og disse kalles Okazaki-fragmenter. Enzymet DNA-ligase går inn i og fullfører den "laggende" -strengen. Enzymer “korrekturles” det repliserte DNA og fjerner 99 prosent av eventuelle feil som ble funnet. De nye DNA-strengene inneholder samme informasjon som foreldrestrengen. Dette er en bemerkelsesverdig prosess som stadig forekommer i mange millioner celler.
På grunn av sin sterke binding og stabilitet, kan ikke DNA bare gå fra hverandre på egen hånd, men heller bevare genetisk informasjon som skal videreføres til nye celler og etterkommere. Den svært effektive enzymhelikasen gjør det mulig å bryte fra seg det enormt oppviklede DNA-molekylet, slik at livet kan fortsette.