nu in staat om alle vijf nucleotiden te synthetiseren (een collega aan de Washington University had een enzym gevonden dat het thymine-nucleotide maakte), voelde Kornberg zich klaar om te zoeken naar de enzymen die nucleotiden in RNA of DNA assembleren. Gedurende korte tijd werkte de onderzoeksgroep aan beide nucleïnezuren, maar in 1955 kondigde het lab van Severo Ochoa hun ontdekking aan van een enzym dat RNA synthetiseerde (hoewel het slechts een RNA-achtige keten bleek te zijn).; Kornberg richtte zich vervolgens op DNA-synthese. Om het cruciale enzym in gebroken celextracten van E. coli-bacteriën te vinden, voegde hij ATP toe, plus de aangewezen nucleotiden, die met radioactieve isotopen worden geëtiketteerd om hun integratie in de nucleïnezuurketen te traceren, en voegde vervolgens DNA toe als inleiding voor de keten. Het duurde vele maanden om een betrouwbaar spoor van de synthese met radioactief thymidine te bereiken, zodat de activiteit van het enzym kon worden getraceerd, maar dit werd bereikt in 1956. Vervolgens moest Kornberg het DNA-assemblageenzym, dat hij DNA-polymerase noemde, isoleren en zuiveren uit het bacteriecelextract, waarbij het werd gescheiden van alle andere eiwitten (waaronder veel enzymen die de synthese verstoren) met behulp van een breed scala aan procedures. Binnen een jaar, kon Kornberg DNA van een verscheidenheid van bronnen met deze polymerase synthetiseren. Twee artikelen die dit werk beschrijven werden in oktober 1957 aan het Journal of Biological Chemistry voorgelegd. De scheidsrechters van de JBC verwierpen echter de artikelen; sommigen maakten bezwaar tegen het noemen van het product “DNA”, de voorkeur aan de technisch nauwkeurige maar omslachtige term, “polydeoxyribonucleotide.”Men drong erop aan dat het product moet worden aangetoond dat het genetische activiteit heeft om te kwalificeren als DNA (een criterium waaraan op dat moment door zeer weinig onderzoekers werd voldaan). Kornberg trok aanvankelijk de kranten terug, maar ze werden gepubliceerd in het mei 1958 nummer van JBC, nadat een nieuwe redacteur zijn post op zich nam.
