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Korrekturlesen

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During DNA replication, free nucleotides in the cell are added to the new strand in a sequence complementary to the template. Adenine pairs with thymine, and cytosine pairs with guanine.

Sometimes, nucleotides pair incorrectly, such as when adenine pairs with cytosine. DNA polymerase proofreading helps fix these errors and reduces the chance of mutations. If they are not corrected, these errors can cause disease.

First, DNA polymerase binds more strongly to correctly paired nucleotides. This reduces the chance of incorrect pairings.

Second, as nucleotides begin pairing with the template, DNA polymerase undergoes a conformational change. This change causes incorrectly paired nucleotides to detach, allowing the correct nucleotides to be added.

Third, if an incorrect nucleotide is added to the three-prime end of the growing DNA chain, the mismatch distorts the DNA structure and pauses DNA polymerase movement.

DNA polymerase has three-prime-to-five-prime exonuclease activity, which lets it remove an incorrectly added nucleotide. It then inserts the correct nucleotide. This process is called exonucleolytic proofreading.

These steps help keep DNA replication accurate by separating nucleotide selection from error correction.

Overview

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Überblick

Die Synthese neuer DNA-Moleküle beginnt, wenn die DNA-Polymerase Nukleotide in einer Sequenz miteinander verbindet, die komplementär zum Matrizenstrang ist. Die DNA-Polymerase hat eine höhere Affinität für die richtige Base, um die Genauigkeit der DNA-Replikation zu gewährleisten. Die DNA-Polymerase führt außerdem während der Replikation mit Hilfe einer Exonuklease-Domäne, die falsche Nukleotide vom entstehenden DNA-Strang abschneidet, Korrekturen durch.

Fehler während der Replikation werden durch das DNA-Polymerase-Enzym korrigiert

Die genomische DNA wird in der 5 bis 3 Richtung synthetisiert. Jede Zelle enthält eine Anzahl von DNA-Polymerasen, die unterschiedliche Rollen bei der Synthese und Korrektur von Fehlern in der DNA spielen. Die DNA-Polymerasen delta und epsilon können die DNA-Sequenzen überprüfen während der Replikation von nuklearer DNA. Diese Polymerasen überprüfen jede Base, nachdem sie an den neuen Strang gefügt wurde. Wenn die neu hinzugefügte Base falsch verknüpft wurde, kehrt die Polymerase die Richtung um (von 3 zu 5) und verwendet eine Exonuklease-Domäne, um die falsche Base abzutrennen. Anschließend wird sie durch die richtige Base ersetzt.

Mutationen in der Exonuklease-Domäne der DNA-Polymerase stehen mit Krebserkrankungen im Zusammenhang

Korrekturlesen ist wichtig, um zu verhindern, dass Mutationen in neu synthetisierter DNA auftreten. Was passiert aber, wenn der Korrekturlesemechanismus ausfällt? Wenn eine Mutation die Exonuklease-Domäne der DNA-Polymerase verändert, verliert sie die Fähigkeit, falsche Nukleotide zu entfernen. Die Folge ist, dass sich Mutationen schnell im gesamten Genom anhäufen können. Diese Art von Mutation wird mit verschiedenen Krebsarten in Verbindung gebracht.

Eine Low-Fidelity-DNA-Polymerase kann mutierte DNA-Sequenzen erzeugen

Modifizierte DNA-Polymerasen werden in der Laborwissenschaft für die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) verwendet, eine in vitro Technik zur Herstellung vieler Kopien von bestimmten DNA-Fragmenten. Während High-Fidelity-Polymerasen verwendet werden, wenn es wichtig ist, dass das Endprodukt perfekt ist, versuchen einige Techniken, wie z.B. die fehleranfällige PCR, absichtlich Mutationen in einem DNA-Abschnitt zu erzeugen. Diese Techniken verwenden Polymerasen, die beeinträchtigt in ihrer Fähigkeit des Korrekturlesens sind.

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