Proofreading

Bei Escherichia coli verfügen die DNA-Polymerasen I, II und III über eine 3′→5′-Exonuklease-Aktivität, mit der sie falsch eingebaute Nukleotide entfernen können. Den DNA-Polymerasen IV und V fehlt diese Korrekturlesefunktion.

Bei Eukaryoten besitzen die DNA-Polymerasen δ und ε, die an der Replikation der Kern-DNA beteiligt sind, eine entsprechende Proofreading-Aktivität. Auch die für die Replikation der mitochondrialen DNA zuständige DNA-Polymerase γ verfügt über diese Funktion.

Die DNA-Polymerase erkennt zunächst, welcher Strang der neu synthetisierten DNA-Doppelhelix den Fehler enthält und korrigiert den Einbau eines falschen Nukleotids unmittelbar durch eine 3′-5′-Exonuklease-Aktivität. Die DNA-Polymerase "geht" dabei einen Schritt zurück, schneidet das falsche Nukleotid aus und baut im nächsten Syntheseschritt das korrekte komplementäre Nukleotid ein. Anschließend sorgt sie für eine Wiederverknüpfung der DNA-Fragmente.

Von Bedeutung ist die Proofreading-Aktivität auch bei der PCR-Reaktion. Um die Fehleranfälligkeit einer PCR-Reaktion möglichst gering zu halten, muss darauf geachtet werden, dass die eingesetzten DNA-Polymerasen eine Proofreading-Aktivität besitzen.

Das Ausmaß des Korrekturlesens in der DNA-Replikation bestimmt die Mutationsrate. Ist die Proofreading-Aktivität durch eine Mutation inaktiviert, kommt es während der Replikation zu einer Anhäufung von Mutationen, die bei fortlaufender Proliferation der Zellen zu einer pathogenen Entwicklung beitragen.

• "Basiswissen Humangenetik" - Christian P. Schaaf, Johannes Zschocke, Springer-Verlag, 2. Auflage