13.7: Proofreading
13.7: Corrección de pruebas
Overview
Synthesis of new DNA molecules starts when DNA polymerase links nucleotides together in a sequence that is complementary to the template DNA strand. DNA polymerase has a higher affinity for the correct base to ensure fidelity in DNA replication. The DNA polymerase furthermore proofreads during replication, using an exonuclease domain that cuts off incorrect nucleotides from the nascent DNA strand.
Errors during Replication Are Corrected by the DNA Polymerase Enzyme
Genomic DNA is synthesized in the 5’ to 3’ direction. Each cell contains a number of DNA polymerases that play different roles in synthesizing and correcting mistakes in DNA; DNA polymerase delta and epsilon possess proofreading ability when replicating nuclear DNA. These polymerases “read” each base after it is added to the new strand. If the newly-added base is incorrect, the polymerase reverses direction (moving from 3’ to 5’) and uses an exonucleolytic domain to cut off the incorrect base. Subsequently, it is replaced with the correct base.
Mutations in the Exonuclease Domain of DNA Polymerase Are Linked to Cancers
Proofreading is important for preventing mutations from occurring in newly-synthesized DNA, but what happens when the proofreading mechanism fails? When a mutation alters the exonuclease domain of DNA polymerase, it loses the ability to remove incorrect nucleotides. In consequence, mutations can accumulate rapidly throughout the genome. This type of mutation has been linked to various types of cancer.
Low-Fidelity DNA Polymerase Can Generate Mutated DNA Sequences
Modified DNA polymerases are used in laboratory science for polymerase chain reaction (PCR), an in vitro technique for making many copies of specific fragments of DNA. While high-fidelity polymerases are used when it is important that the end product is perfect, some techniques, such as error-prone PCR, seek to generate mutations in a stretch of DNA on purpose. These techniques use polymerases that have compromised proofreading ability.
Visión general
La síntesis de nuevas moléculas de ADN comienza cuando la polimerasa del ADN une los nucleótidos en una secuencia complementaria a la cadena de ADN de la plantilla. La polimerasa del ADN tiene una mayor afinidad por la base correcta para garantizar la fidelidad en la replicación del ADN. Además, la polimerasa del ADN revisa durante la replicación, utilizando un dominio de exonucleasa que corta los nucleótidos incorrectos de la cadena de ADN naciente.
Los errores durante la replicación son corregidos por la enzima de la polimerasa del ADN
El ADN genómico se sintetiza en la dirección de 5' a 3'. Cada célula contiene una serie de polimerasas de ADN que desempeñan diferentes papeles en la síntesis y corrección de errores en el ADN; El delta de la polimerasa de ADN y el épsilon poseen capacidad de corrección al replicar ADN nuclear. Estas polimerasas "leen" cada base después de que se agrega a la nueva hebra. Si la base recién agregada es incorrecta, la polimerasa invierte la dirección (moviéndose de 3' a 5') y utiliza un dominio exonucleolítico para cortar la base incorrecta. Posteriormente, se sustituye por la base correcta.
Las mutaciones en el dominio de la exonucleasa del ADN de la polimerasa están vinculadas a los cánceres
La corrección es importante para prevenir que se produzcan mutaciones en el ADN recién sintetizado, pero ¿qué sucede cuando falla el mecanismo de corrección? Cuando una mutación altera el dominio de la exonucleasa de la polimerasa del ADN, pierde la capacidad de eliminar nucleótidos incorrectos. En consecuencia, las mutaciones pueden acumularse rápidamente a lo largo del genoma. Este tipo de mutación se ha relacionado con varios tipos de cáncer.
La polimerasa de ADN de baja fidelidad puede generar secuencias de ADN mutadas
Las polimerasas de ADN modificadas se utilizan en la ciencia de laboratorio para la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), una técnica in vitro para hacer muchas copias de fragmentos específicos de ADN. Mientras que las polimerasas de alta fidelidad se utilizan cuando es importante que el producto final sea perfecto, algunas técnicas, como la PCR propensa a errores, buscan generar mutaciones en un tramo de ADN a propósito. Estas técnicas utilizan polimerasas que han comprometido la capacidad de corrección.
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