Maintenant capable de synthétiser les cinq nucléotides (un collègue de l’Université de Washington avait trouvé une enzyme qui fabriquait le nucléotide de la thymine), Kornberg se sentait prêt à rechercher les enzymes qui assemblent les nucléotides en ARN ou en ADN. Pendant une courte période, le groupe de recherche a travaillé sur les deux acides nucléiques, mais en 1955, le laboratoire de Severo Ochoa a annoncé la découverte d’une enzyme synthétisant l’ARN (bien qu’il ne s’agisse que d’une chaîne semblable à l’ARN).; Kornberg a ensuite concentré tous ses efforts sur la synthèse de l’ADN. Pour trouver l’enzyme cruciale dans les extraits de cellules cassées de la bactérie E. coli, il a ajouté de l’ATP, ainsi que les nucléotides appropriés, étiquetés avec des isotopes radioactifs pour retracer leur incorporation dans la chaîne d’acide nucléique, puis a ajouté de l’ADN comme amorce pour la chaîne. Il a fallu plusieurs mois pour obtenir une trace fiable de la synthèse avec de la thymidine radioactive, de sorte que l’activité de l’enzyme puisse être tracée, mais cela a été accompli en 1956. Ensuite, Kornberg a dû isoler et purifier l’enzyme d’assemblage de l’ADN, qu’il a nommée ADN polymérase, à partir de l’extrait de cellules bactériennes, en la séparant de toutes les autres protéines (y compris de nombreuses enzymes qui interfèrent avec la synthèse) en utilisant un large éventail de procédures. En un an, Kornberg a pu synthétiser de l’ADN provenant de diverses sources avec cette polymérase. Deux articles décrivant ce travail ont été soumis au Journal of Biological Chemistry en octobre 1957. Les arbitres de JBC, cependant, ont rejeté les articles; certains se sont opposés à appeler le produit « ADN », préférant le terme techniquement précis mais encombrant, « polydéoxyribonucléotide ». »On a insisté sur le fait qu’il fallait démontrer que le produit avait une activité génétique pour être considéré comme de l’ADN (un critère que très peu de chercheurs remplissaient à ce stade). Dégoûté, Kornberg a d’abord retiré les articles, mais ils ont été publiés dans le numéro de mai 1958 de JBC, après qu’un nouveau rédacteur en chef a pris ses fonctions.
