Avainero – DNA-polymeraasi 1 vs 2 vs 3
DNA-polymeraasi on erityinen entsyymien kladi, jotka osallistuvat elävien organismien DNA:n replikaatioon. Geneettinen tieto siirtyy sukupolvelta toiselle tämän entsyymin läsnäolon ansiosta. Eukaryooteista ja prokaryooteista löytyy erilaisia DNA-polymeraasientsyymin muotoja. DNA-polymeraasit 1, 2 ja 3 löytyvät vain prokaryoottisista organismeista, ja niillä on erilaisia rooleja DNA:n replikaatiossa. Keskeinen ero DNA-polymeraasin 1 2 ja 3 välillä riippuu pääasiassa kunkin entsyymin pääfunktiosta. DNA-polymeraasi 3 on pääentsyymi, joka katalysoi DNA-synteesiä, kun taas DNA-polymeraasi 1 ja 2 osallistuvat DNA:n korjaamiseen ja oikolukemiseen.
Mikä on DNA-polymeraasi?
DNA:n monistaminen on välttämätöntä geneettisen tiedon välittämiseksi vanhemmilta jälkeläisille. Tätä helpottaa erityinen DNA-polymeraasi-niminen entsyymi. DNA-polymeraasi voidaan määritellä kaikkialla esiintyväksi entsyymiksi, joka katalysoi elävissä soluissa olevan DNA:n kanssa komplementaarisen DNA:n synteesiä. Arthur Kornberg löysi sen ensimmäisen kerran E colista vuonna 1955. DNA:n replikaatiota ja ylläpitoa säätelevät pääasiassa solussa olevat DNA-polymeraasit. DNA-polymeraasien löytäminen auttoi monia molekyylibiologian tekniikoita. Se on entsyymi, jota tarvitaan uusien DNA-juosteiden syntetisoimiseen, jotka ovat samank altaisia kuin organismien alkuperäinen DNA nukleotideistä monien molekyylibiologisten tekniikoiden aikana, mukaan lukien PCR, geenikloonaus, geenisekvensointi, sairauden diagnoosi, geeniterapia, polymorfismianalyysi jne.
DNA-polymeraasit esiintyvät useissa muodoissa, jotka eroavat muodoltaan ja koosta. Ne kuuluvat useisiin perheisiin: A, B, C, D, X, Y ja RT. Prokaryoottiset DNA-polymeraasit on ryhmitelty viiteen eri luokkaan, nimittäin DNA-polymeraasi 1, DNA-polymeraasi 2, DNA-polymeraasi 3, DNA-polymeraasi 4 ja DNA-polymeraasi 5. Eukaryoottisilla organismeilla on noin viisitoista erilaista DNA-polymeraasia, nimittäin polymeraasi β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ ja ν.
Kuva 01: DNA-polymeraasi
Kun uutta DNA:ta syntetisoidaan DNA-polymeraasin avulla, se alkaa 3'-päästä ja ohjaa synteesiä kohti 5'-päätä lisäämällä nukleotideja kerrallaan, jotka ovat komplementaarisia templaatti-DNA:lle. DNA-polymeraasi tarvitsee olemassa olevan 3' OH-ryhmän käynnistääkseen ketjusynteesin, ja sitä helpottaa pieni DNA- tai RNA-fragmentti, jota kutsutaan alukkeeksi. DNA-polymeraasi lukee templaatti-DNA:n ja siirtyy 3'-päästä 5'-päähän muodostaen uuden 5'-3' DNA-juosteen.
Mikä on DNA-polymeraasi 1?
DNA-polymeraasi 1 (Pol 1) on prokaryooteissa esiintyvä entsyymi, joka auttaa bakteerien DNA:n replikaatiossa. Se on ensimmäinen DNA-polymeraasityyppi, jonka Arthur Kornberg löysi vuonna 1956. Tätä entsyymiä on kaikissa prokaryoottisissa organismeissa. Pol 1:tä koodaa polA-geeni, ja se koostuu 928 aminohaposta. Sillä on 5'-3' eksonukleaasiaktiivisuutta; siksi se on suosittu DNA:ta korjaavana entsyyminä eikä DNA:ta replikoivana entsyyminä. Sillä on myös kyky katalysoida useita polymerisaatioita ennen templaatti-DNA:n vapauttamista ja Okazaki-fragmenttien yhdistämistä yhteen täyttämällä uutta DNA:ta ja poistamalla RNA-alukkeita.
E Colista eristettyä Pol 1:tä käytettiin laajasti molekyylisovelluksissa. Kuitenkin, kun Taq Polymerase löydettiin, se korvasi E Coli Pol 1:n PCR-tekniikassa. Taq-polymeraasi on eräänlainen lämpöstabiili DNA-polymeraasi, joka kuuluu Pol 1:een.
Kuva 02: DNA-polymeraasi 1
Mikä on DNA-polymeraasi 2?
DNA-polymeraasi 2 (Pol 2) on prokaryoottinen entsyymi, joka katalysoi DNA:n replikaatiota. Se kuuluu polymeraasi B -perheeseen ja sitä koodaa gen polB. Thomas Kornberg löysi sen ensimmäisen kerran E Colista vuonna 1970. Pol 2 on pallomainen proteiini, joka koostuu 783 aminohaposta. Sillä on sekä 3'-5'-eksonukleaasiaktiivisuutta että 5'-3'-polymeraasiaktiivisuutta. Se on vuorovaikutuksessa DNA-polymeraasi 3 -entsyymien kanssa DNA:n replikaation tarkkuuden ja prosessiivisuuden ylläpitämiseksi. Pol 2:lla on myös kyky oikolukea vasta syntetisoitu DNA tarkkuuden vuoksi.
Kuva 03: DNA-polymeraasi 2
Mikä on DNA-polymeraasi 3?
DNA-polymeraasi 3 (Pol 3) on pääentsyymi, joka katalysoi DNA:n replikaatiota prokaryooteissa. Se kuuluu C-polymeraasiperheeseen ja sitä koodaa polC-geeni. Sen löysi Thomas Kornberg vuonna 1970. Pol 3 on replikaatiohaarukan komponentti ja voi lisätä 1000 nukleotidia sekunnissa vasta polymeroituvaan DNA-juosteeseen.
Pol 3 on holoentsyymi, joka koostuu kymmenestä erillisestä proteiinista ja siinä on kolme toiminnallista molekyyliä, nimittäin α, ε ja θ. Kolme Pol 3:n toiminnallista molekyyliä vastaavat erikseen kolmesta entsyymin vaikutuksesta. α-alayksikkö hallitsee DNA:n polymeroitumista, kun taas e hallitsee pol 3 -entsyymin eksonukleaasi-oikolukuaktiivisuutta. θ-alayksikkö auttaa ε-alayksikköä oikolukemisessa.
Kuva 04: DNA-polymeraasi 3:n alayksiköt
Mitä eroa on DNA-polymeraasi 1:llä ja 2:lla ja 3:lla?
DNA-polymeraasi 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymeraasi 1 | Polymeraasi 1 koostuu 928 aminohaposta. |
| Polymeraasi 2 | Polymeraasi 2 koostuu 783 aminohaposta. |
| Polymeraasi 3 | Polymerase 3 on holoentsyymi, joka koostuu kymmenestä proteiinista, jotka on järjestetty kolmeen toiminnalliseen alayksikköön. |
| Perhe | |
| Polymeraasi 1 | Polymeraasi 1 kuuluu polymeraasiperheeseen A. |
| Polymeraasi 2 | Polymeraasi 2 kuuluu polymeraasiperheeseen B. |
| Polymeraasi 3 | Polymerase 3 kuuluu polymeraasiperheeseen C. |
| Päätoiminto | |
| Polymeraasi 1 | Tämä vastaa DNA:n korjaamisesta ja RNA-alukkeiden poistamisesta. |
| Polymeraasi 2 | Tämä vastaa äskettäin muodostetun DNA:n oikolukemisesta, tarkkuudesta ja prosessoivuudesta |
| Polymeraasi 3 | Tämä vastaa DNA-polymeroinnista |
Yhteenveto – DNA-polymeraasi 1 vs 2 vs 3
DNA-polymeraasi on tärkeä entsyymiluokka, jota löytyy kaikissa elävissä organismeissa. DNA-polymeraasin päätehtävä on DNA:n replikaatio. Se pystyy kokoamaan nukleotideja ja syntetisoimaan uutta komplementaarista DNA:ta olemassa olevalle DNA:lle. Tämä entsyymi esiintyy eri muodoissa, jotka vaihtelevat muodon ja koon mukaan. DNA-polymeraasi 1, 2 ja 3 ovat prokaryoottisia DNA-polymeraaseja, jotka osallistuvat DNA:n replikaatioon. Pol 1 katalysoi DNA-vaurioiden korjaamista. Pol 2 katalysoi DNA:n replikaation tarkkuutta ja prosessiivisuutta. Pol 3 katalysoi 5' - 3' DNA-polymerointia.
