Tái bản DNA
Tái bản DNA (DNA Replication) hay quá trình nhân đôi hệ gene của cơ thể, là điều bắt buộc khi tế bào phân chia. Tái bản, cũng giống như mọi hoạt động tế bào, đòi hỏi những protein chuyên biệt để tiến hành công việc. Trong bước đầu tiên của tái bản, một protein chuyên biệt, gọi là helicase, tháo một phần mạch DNA xoắn kép bố mẹ. Tiếp theo, một phân tử DNA polymerase - tên thường dùng cho hai loại enzyme ảnh hưởng tới sự tổng hợp DNA - bám vào một mạch của DNA. DNA polymerase bắt đầu di chuyển dọc theo mạch DNA từ đầu 3' định hướng tới 5' và dùng mạch đơn DNA bám vào như một khuôn mẫu. Mạch mới được tổng hợp từ những nucleotide mới và tái hình thành một đường xoắn kép với mạch cũ, gọi là mạch dẫn trước (leading strand). Bởi vì sự tổng hợp DNA chỉ diễn ra theo chiều 5' - 3' nên một phân tử DNA polymerase thứ hai được sử dụng để bám vào mạch DNA khuôn mẫu khác khi mạch DNA xoắn kép mở ra. DNA polymerase thứ hai này tổng hợp những đoạn polynucleotide đứt quãng gọi là đoạn Okazaki ( Okazaki fragment). Một enzyme khác, gọi là DNA ligase, chịu trách nhiệm nối liền các đoạn Okazaki này lại với nhau vào trong cái gọi là mạch tới sau (lagging strand).
Mỗi nhiễm sắc thể của người có số lượng cặp nucleotide cực lớn nhưng một lần sao chép trung bình bổ sung 50 cặp nucleotide. Tuy vậy, toàn bộ quá trình tái bản chỉ diễn ra trong khoảng một giờ. Lí giải điều này là do có nhiều điểm khởi đầu sao chép (replication origin site) trên một nhiễm sắc thể tế bào eukaryotic. Vì thế, quá trình tái bản có thể bắt đầu tại một số điểm tổ chức tái bản sớm hơn các điểm khác. Khi tái bản gần xong, các "phân khu" (bubble) của DNA mới tái bản gặp nhau và hợp nhất lại, hình thành nên hai phân tử mới.
Với nhiều điểm tổ chức tái bản như vậy, ai đó có thể hỏi làm thế nào tế bào biết DNA đã tái bản xong hay vẫn còn chờ tái bản ? Tới nay, hai cơ chế kiểm soát tái bản (replication control mechanism) đã được xác định: một dương tính và một âm tính. Để DNA được tái bản thì mỗi điểm tổ chức tái bản phải được một phức hệ protein gọi là phức hệ nhận biết điểm tổ chức tái bản (Origin Recognition Complex). Những phức hệ này gắn vào DNA trong suốt quá trình tái bản. Các protein phụ trợ, gọi là yếu tố kiểm soát (licensing factor), cũng phải xuất hiện để khởi xướng sự tái bản. Sự tiêu hủy những protein này sau khi chúng khởi xướng sự tái bản nhằm phòng xa khi chu trình tái bản diễn ra. Điều này là do các yếu tố kiểm soát chỉ được sản xuất khi màng nhân của tế bào vỡ ra trong quá trình nguyên phân.
