การจำลองแบบ D-loopเป็นกระบวนการที่เสนอขึ้นมาซึ่ง โมเลกุล DNA วงกลมเช่นที่พบในคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเด รียจำนวนมาก (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) ใช้ในการจำลองสารพันธุกรรมโครโมโซม วงกลมเหล่านี้ มักมีD-loopซึ่งเป็นบริเวณสั้นๆ ของDNA สามสายที่โมเลกุลคู่สายถูกเปิดออกและสายหนึ่งถูกแทนที่ด้วยสายที่สามที่เป็นอิสระซึ่งมีความยาวแปรผันได้ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่จีโนมวงกลมทั้งหมดที่ใช้การจำลองแบบ D-loop และไม่ใช่คลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียทั้งหมดที่ใช้โครโมโซมวงกลม ในคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียที่มีโครโมโซมเชิงเส้น การจำลองแบบ D-loop จะไม่เกิดขึ้น^{[ 1 ]}

ในโมเลกุล DNA สองสายส่วนใหญ่ สายหนึ่งในสองสายมักประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ ที่หนักกว่า และมีน้ำหนักโมเลกุล สูงกว่า (เช่น มีพิวรีนมากกว่า: อะดีนีนและกัวนีน ) สายนี้เรียกว่าสาย H (หนัก) สาย L (เบา)ที่เสริมกันประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ที่เบากว่า (เช่นไพริมิดีน : ไทมีนและไซโตซีน ) การจำลองแบบเริ่มต้นด้วยการจำลองแบบของสายหนักโดยเริ่มจาก D-loop (หรือที่เรียกว่าบริเวณควบคุม ) โครงสร้างนี้ประกอบด้วยสายที่สามที่คั่นกลางซึ่งเป็นส่วนเสริมของสายเบาและแทนที่สายหนักเพื่อสร้างลูปการแทนที่ (D-loop) ^{[ 2 ]} DNA วงกลมมีความเสถียรด้วย D-loop ขนาดเล็กนี้และสามารถคงอยู่ในรูปแบบนี้ได้ตลอดไป แต่สายกลางหรือสายที่แทนที่นั้นจะต้องถูกแทนที่บ่อยครั้งเนื่องจากมีครึ่งชีวิตสั้น ซึ่งต้องใช้พลังงานสูงมากสำหรับเซลล์^{[ 3 ] [ 4 ]}เมื่อวาดเป็นแผนภาพ โครงสร้างที่ได้จะมีลักษณะเหมือนตัวอักษร D D-loop ถูกค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2514 เมื่อนักวิจัยสังเกตเห็นว่า DNA จำนวนมากในไมโตคอนเดรียที่พวกเขากำลังตรวจสอบภายใต้กล้องจุลทรรศน์มีส่วนสั้นๆ ที่เป็นสายสามเส้น^{[ 2 ]}

แต่ละ D-loop ประกอบด้วยจุดเริ่มต้นของการจำลองแบบสำหรับสายหนัก การจำลองแบบ DNA แบบวงกลมสมบูรณ์จะเริ่มต้นที่จุดเริ่มต้นนั้นและจำลองแบบในทิศทางเดียวเท่านั้น สายกลางใน D-loop สามารถถูกกำจัดออกไปได้ และจะมีการสังเคราะห์สายใหม่ขึ้นมา ซึ่งจะไม่สิ้นสุดจนกว่าสายหนักจะถูกจำลองแบบอย่างสมบูรณ์ หรือจนกว่าสายกลางจะสามารถทำหน้าที่เป็นไพรเมอร์สำหรับการจำลองแบบของสายหนักได้ เมื่อการจำลองแบบของสายหนักไปถึงจุดเริ่มต้นของการจำลองแบบสำหรับสายเบา สายเบาใหม่จะถูกสังเคราะห์ขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับสายหนัก^{[ 3 ] [ 5 ] [ 6 ]}

มีกระบวนการที่เสนอมากกว่าหนึ่งกระบวนการสำหรับการจำลองแบบ D-loop แต่ในทุกแบบจำลอง ขั้นตอนเหล่านี้เป็นที่ยอมรับกัน ส่วนที่ไม่เห็นด้วยนั้นเกี่ยวข้องกับความสำคัญของการรักษา D-loop เมื่อการจำลองแบบไม่ได้ดำเนินอยู่ เนื่องจากต้องใช้พลังงานสูงสำหรับเซลล์ และกลไกใดในระหว่างการจำลองแบบที่รักษาสาย DNA ที่แยกออกมาซึ่งรอการจำลองแบบ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

บริเวณ D-loop มีความสำคัญต่อ การศึกษา ทางด้านภูมิศาสตร์วิวัฒนาการเนื่องจากบริเวณนี้ไม่ได้เข้ารหัสยีนใดๆ จึงไม่จำเป็นต้องอนุรักษ์บริเวณนี้ไว้ตลอดเวลา ดังนั้นจึงสามารถกลายพันธุ์ได้อย่างอิสระโดยมี ข้อจำกัด ในการคัดเลือก เพียงเล็กน้อย เกี่ยวกับขนาดและปัจจัยสายหนัก/สายเบาอัตราการกลายพันธุ์ของบริเวณ D-loop นั้นเร็วที่สุดในบรรดาจีโนมนิวเคลียร์หรือจีโนมไมโทคอนเดรียในสัตว์ การใช้การกลายพันธุ์ ใน D-loop เหล่านี้ทำให้สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลง ทางวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและล่าสุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ภายในสายพันธุ์เดียวกันและระหว่างสายพันธุ์ที่ใกล้เคียงกันมาก เนื่องจากอัตราการกลายพันธุ์ที่สูง จึงไม่มีประสิทธิภาพในการติดตามการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการที่ไม่ใช่เมื่อเร็วๆ นี้ นี่เป็นการใช้งาน D-loop ที่พบได้บ่อยมากในด้านจีโนมิกส์^{[ 10 ]}

ตัวอย่างหนึ่งของการใช้การกลายพันธุ์ของ D-loop ในการศึกษาทางภูมิศาสตร์วิวัฒนาการคือแผนภูมิวิวัฒนาการที่ประกอบขึ้นโดยใช้กวางแดงไอบีเรีย ซึ่งส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการศึกษา นักวิทยาศาสตร์ติดตามโพลีมอร์ฟิซึม ของ D-loop ภายในกวางแดงเหล่านี้และกำหนดความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมที่กวางเหล่านี้มีต่อกัน พวกเขายังสามารถกำหนดความสัมพันธ์โดยอาศัยความคล้ายคลึงและความแตกต่างของ D-loop ระหว่างกวางแดงเหล่านี้กับกวางสายพันธุ์อื่น ๆ ทั่วทั้งยุโรป^{[ 11 ]}ในอีกตัวอย่างหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ใช้ความแปรผันใน D-loop ร่วมกับ เครื่องหมาย ไมโครแซทเทลไลต์เพื่อศึกษาและทำแผนที่ความหลากหลายทางพันธุกรรมในหมู่แพะในศรีลังกา^{[ 12 ]}

• ห่วงดี
• ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย —มีประโยชน์ในการจัดระเบียบของนิวคลีออยด์ในไมโทคอนเดรีย
• ออร์แกเนลล์

• ฐานข้อมูลดีเอ็นเอไมโตคอนเดรียของมนุษย์
• ฐานข้อมูลดีเอ็นเอคลอโรพลาสต์
• ฐานข้อมูลชุมชน MtDNA ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2017 ที่Wayback Machine