Replikation, Reparatur und Rekombination der DNA

Die Verdoppelung der DNA ist Voraussetzung für die mitotische Zellteilung: Für die beiden Tochterzellen wird je eine identische Kopie der DNA bereitgestellt. Die DNA-Biosynthese verläuft in drei Phasen: Initiation, Elongation und Termination. Die Weitergabe der genetischen Information beruht auf spezifischer Basenpaarung. Die DNA wird semikonservativ repliziert, die DNA-Doppelhelices der Tochtergeneration bestehen aus je einem der beiden Elternstränge und einem neusynthetisierten komplementären Tochterstrang. Der Multiprotein-Replikationskomplex produziert gleichzeitig die zwei neuen gegenläufigen Tochterstränge. Der eine Tochterstrang wird kontinuierlich durch Anknüpfen eines Nucleotids nach dem anderen an das 3′-OH-Ende verlängert. Der andere Tochterstrang wird ebenfalls in 5′-3′-Richtung, jedoch stückweise, synthetisiert (Okazaki-Fragmente). Die Replikationsmaschinerie überprüft die Komplementarität der neusynthetisierten Stränge und korrigiert allenfalls auftretende Fehler. Die hohe Präzision des Replikationsvorgangs zusammen mit hochwirksamen Reparatursystemen garantiert, dass in einer Säugerzelle im Durchschnitt pro Replikationsrunde nur etwa ein Fehler pro 109 replizierte Basen eingeführt wird. Die DNA-Reparatursysteme stabilisieren das Genom und wirken den Alterungsprozessen und der Tumorentstehung entgegen.