Replikation, Rekombination und Reparatur von DNA

Den vielleicht spannendsten Aspekt der von Watson und Crick hergeleiteten DNA-Struktur formulierten die beiden Entdecker selbst so: „Es ist unserer Aufmerksamkeit nicht entgangen, dass die von uns postulierte spezifische Paarung sofort einen möglichen Kopiermechanismus für das genetische Material nahe legt.“ Eine in zwei Stränge aufgespaltene Doppelhelix kann sich replizieren, weil jeder Strang als Matrize für den Aufbau des Komplementärstranges dient. Um die Information, die in der DNA codiert ist, über viele Zellteilungen zu bewahren, muss das Kopieren der genetischen Information außerordentlich genau erfolgen. Um das menschliche Genom fehlerfrei zu kopieren, ist eine Fehlerrate von weniger als 1 bp pro 3 × 109 bp erforderlich. Diese beträchtliche Genauigkeit wird durch ein System erreicht, das mehrere Ebenen aufweist: die DNA-Synthese (mit einer Fehlerrate von einem Fehler pro 103–104 eingebauter Basen), eine Korrekturlesefunktion während der DNA-Synthese (wodurch sich die Fehlerrate auf etwa einen pro 106–107 bp verringert) sowie eine Reparatur von Basenfehlpaarungen (mismatch) nach der Replikation (sodass die Fehlerrate einen Wert von einem Fehler pro 109–1010 bp erreicht).