Jetzt in der Lage, alle fünf Nukleotide zu synthetisieren (ein Kollege an der Washington University hatte ein Enzym gefunden, das das Thyminnukleotid herstellte), fühlte sich Kornberg bereit, nach den Enzymen zu suchen, die Nukleotide zu RNA oder DNA zusammenbauen. Für kurze Zeit arbeitete die Forschungsgruppe an beiden Nukleinsäuren, aber 1955 gab Severo Ochoas Labor die Entdeckung eines Enzyms bekannt, das RNA synthetisierte (obwohl sich herausstellte, dass es sich nur um eine RNA-ähnliche Kette handelte); Kornberg konzentrierte dann alle Anstrengungen auf die DNA-Synthese. Um das entscheidende Enzym in gebrochenen Zellextrakten aus E. coli-Bakterien zu finden, fügte er ATP sowie die entsprechenden Nukleotide hinzu, die mit radioaktiven Isotopen markiert waren, um deren Einbau in die Nukleinsäurekette zu verfolgen, und fügte dann DNA als Primer für die Kette hinzu. Es dauerte viele Monate, um eine zuverlässige Spur der Synthese mit radioaktivem Thymidin zu erhalten, so dass die Aktivität des Enzyms verfolgt werden konnte, aber dies wurde 1956 erreicht. Als nächstes musste Kornberg das DNA-Assemblierungsenzym, das er DNA-Polymerase nannte, aus dem Bakterienzellextrakt isolieren und reinigen und es mit einer Vielzahl von Verfahren von allen anderen Proteinen (einschließlich vieler Enzyme, die die Synthese stören) trennen. Innerhalb eines Jahres konnte Kornberg mit dieser Polymerase DNA aus verschiedenen Quellen synthetisieren. Zwei Arbeiten, die diese Arbeit beschreiben, wurden im Oktober 1957 im Journal of Biological Chemistry eingereicht. Die JBC-Schiedsrichter lehnten die Artikel jedoch ab; einige widersprachen dem Aufruf des Produkts „DNA“, den technisch genauen, aber umständlichen Begriff bevorzugen, „Polydeoxyribonukleotid.“ Man bestand darauf, dass gezeigt werden muss, dass das Produkt genetische Aktivität aufweist, um sich als DNA zu qualifizieren (ein Kriterium, das zu diesem Zeitpunkt nur von sehr wenigen Forschern erfüllt wurde). Angewidert zog Kornberg die Papiere zunächst zurück, aber sie wurden in der Mai-Ausgabe 1958 von JBC veröffentlicht, nachdem ein neuer Redakteur seinen Posten übernommen hatte.
