De synthese van nieuwe DNA-moleculen begint wanneer DNA-polymerase nucleotiden met elkaar verbindt in een sequentie die complementair is aan de template-DNA-streng. DNA-polymerase heeft een hogere affiniteit voor de juiste base om betrouwbaarheid bij DNA-replicatie te garanderen. Het DNA-polymerase controleert ook de sequentie tijdens de replicatie, met behulp van een exonuclease-domein dat onjuiste nucleotiden afsnijdt van de groeiende DNA-streng.
Genomisch DNA wordt gesynthetiseerd in de richting van 5 'naar 3'. Elke cel bevat een aantal DNA-polymerasen die verschillende rollen spelen bij het synthetiseren en corrigeren van fouten in het DNA; DNA-polymerase delta en epsilon kunnen de sequentie 'proeflezen' tijdens de replicatie van het nucleaire DNA. Deze polymerasen 'lezen' elke base nadat deze aan de nieuwe streng is toegevoegd. Als de nieuwe toegevoegde base onjuist is, keert de polymerase van richting om (van 3 'naar 5') en gebruikt het een exonucleolytisch domein om de verkeerde base af te snijden. Vervolgens wordt het vervangen door de juiste basis.
Proeflezen is belangrijk om te voorkomen dat mutaties optreden in nieuw gesynthetiseerd DNA, maar wat gebeurt er als het proefleesmechanisme faalt? Wanneer een mutatie het exonuclease-domein van DNA-polymerase verandert, verliest het het vermogen om onjuiste nucleotiden te verwijderen. Hierdoor kan het aantal mutaties in het genoom snel groeien. Dit type mutatie is in verband gebracht met verschillende soorten kanker.
Gemodificeerde DNA-polymerasen worden in het laboratorium gebruikt voor de polymerasekettingreactie (PCR), een in vitro techniek om veel kopieën te maken van specifieke fragmenten van DNA. Hoewel hoge-betrouwbaarheid-polymerasen worden gebruikt wanneer het belangrijk is dat het eindproduct perfect is, worden sommige technieken, zoals foutgevoelige PCR, gebruikt om met opzet mutaties in een stuk DNA te genereren. Deze technieken maken gebruik van polymerasen die een aangetast proefleesvermogen hebben.
