A legfontosabb különbség – DNS-polimeráz 1 vs 2 vs 3
A DNS-polimeráz olyan enzimek speciális kládja, amelyek részt vesznek az élő szervezetek DNS-replikációjában. Ennek az enzimnek a jelenléte miatt a genetikai információk egyik generációról a másikra adódnak át. A DNS-polimeráz enzim különböző formái megtalálhatók az eukariótákban és prokariótákban. A DNS-polimeráz 1, 2 és 3 csak prokarióta szervezetekben található meg, és különböző szerepet játszanak a DNS-replikációban. A kulcsfontosságú különbség a DNS-polimeráz 1 2 és 3 között elsősorban az egyes enzimek elsődleges funkcióján alapul. A DNS-polimeráz 3 a fő enzim, amely katalizálja a DNS-szintézist, míg a DNS-polimeráz 1 és 2 részt vesz a DNS javításában és lektorálásában.
Mi az a DNS-polimeráz?
A DNS megkettőzése elengedhetetlen a genetikai információk szülőtől utód felé történő átadásához. Ezt egy speciális DNS-polimeráz nevű enzim segíti elő. A DNS-polimeráz egy mindenütt jelenlévő enzim, amely az élő sejtekben meglévő DNS-sel komplementer DNS szintézisét katalizálja. Arthur Kornberg fedezte fel először E coli-ban 1955-ben. A DNS replikációját és fenntartását főként a sejtben lévő DNS polimerázok szabályozzák. A DNS-polimerázok felfedezése számos molekuláris biológia technikát segített. Ez az az enzim, amely az organizmusok eredeti DNS-éhez hasonló új DNS-szálak szintéziséhez szükséges nukleotidokból számos molekuláris biológiai módszer során, beleértve a PCR-t, a génklónozást, a génszekvenálást, a betegségdiagnosztikát, a génterápiát, a polimorfizmus-analízist stb.
A DNS polimerázok többféle formában léteznek, amelyek alaktól és mérettől eltérőek. Több családba tartoznak: A, B, C, D, X, Y és RT. A prokarióta DNS-polimerázokat öt különböző kategóriába sorolják, nevezetesen: DNS-polimeráz 1, DNS polimeráz 2, DNS polimeráz 3, DNS polimeráz 4 és DNS polimeráz 5. Az eukarióta szervezetek körülbelül tizenöt különböző DNS polimerázzal rendelkeznek, nevezetesen a β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ és ν polimerázt.
01. ábra: DNS polimeráz
Amikor új DNS-t szintetizálunk a DNS-polimeráz segítségével, az a 3'-végről indul, és a szintézist az 5'-vég felé irányítja úgy, hogy a templát DNS-sel komplementer nukleotidokat ad hozzá egyszerre. A DNS-polimeráznak egy már létező 3’ OH-csoportra van szüksége a láncszintézis elindításához, és ezt a kis DNS- vagy RNS-fragmens, az úgynevezett primer segíti elő. A DNS-polimeráz beolvassa a templát DNS-t, és a 3'-végről az 5'-végre mozog, új 5'-3'-es DNS-szálat hozva létre.
Mi az a DNS-polimeráz 1?
A DNS polimeráz 1 (Pol 1) a prokariótákban található enzim, amely segít a bakteriális DNS replikációjában. Ez az első típusú DNS-polimeráz, amelyet Arthur Kornberg fedezett fel 1956-ban. Ez az enzim minden prokarióta szervezetben jelen van. A Pol 1-et a polA gén kódolja, és 928 aminosavból áll. 5’-3’ exonukleáz aktivitással rendelkezik; így inkább DNS-javító enzimként, mint DNS-replikációként népszerű. Arra is képes, hogy többszörös polimerizációt katalizáljon, mielőtt felszabadítaná a templát DNS-t, és összekapcsolja az Okazaki-fragmenseket új DNS kitöltésével és az RNS primerek eltávolításával.
Az E Coli-ból izolált Pol 1-et széles körben használták molekuláris alkalmazásokban. A Taq Polymerase felfedezése után azonban felváltotta az E Coli Pol 1-et a PCR technológiában. A Taq polimeráz egyfajta hőstabil DNS polimeráz, amely a Pol 1-hez tartozik.
02. ábra: DNS-polimeráz 1
Mi az a DNS-polimeráz 2?
DNS polimeráz 2 (Pol 2) egy prokarióta enzim, amely katalizálja a DNS replikációját. A polimeráz B családba tartozik, és a gen polB kódolja. Thomas Kornberg fedezte fel először E Coli-ból 1970-ben. A Pol 2 egy globuláris fehérje, amely 783 aminosavból áll. Mind 3'-5' exonukleáz aktivitással, mind 5'-3' polimeráz aktivitással rendelkezik. Kölcsönhatásba lép a DNS polimeráz 3 enzimekkel, hogy fenntartsa a DNS-replikáció hűségét és folyamatképességét. A Pol 2 képes lektorálni az újonnan szintetizált DNS-t a pontosság érdekében.
03. ábra: DNS-polimeráz 2
Mi az a DNS-polimeráz 3?
DNS-polimeráz 3 (Pol 3) a fő enzim, amely katalizálja a DNS-replikációt prokariótákban. A C polimeráz családba tartozik, és a polC gén kódolja. Thomas Kornberg fedezte fel 1970-ben. A Pol 3 a replikációs villa egyik összetevője, és másodpercenként 1000 nukleotidot képes hozzáadni az újonnan polimerizálódó DNS-szálhoz.
A Pol 3 egy holoenzim, amely tíz különböző fehérjéből áll, és három funkcionális molekulával rendelkezik, nevezetesen α, ε és θ. A Pol 3 három funkcionális molekulája külön-külön felelős az enzim három hatásáért. Az α alegység a DNS polimerizációját, míg az ε a pol 3 enzim exonukleáz korrektor aktivitását irányítja. A θ alegység segíti az ε alegységet a lektorálásban.
04. ábra: A DNS-polimeráz 3 alegységei
Mi a különbség a DNS-polimeráz 1 és 2 és 3 között?
DNS-polimeráz 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polimeráz 1 | A polimeráz 1 928 aminosavból áll. |
| Polymerase 2 | A polimeráz 2 783 aminosavból áll. |
| Polimeráz 3 | A polimeráz 3 egy holoenzim, amely tíz fehérjéből áll, amelyek három funkcionális alegységre vannak rendezve. |
| Család | |
| Polimeráz 1 | A polimeráz 1 az A polimeráz családba tartozik. |
| Polymerase 2 | A polimeráz 2 a B polimeráz családhoz tartozik. |
| Polimeráz 3 | A polimeráz 3 a C polimeráz családhoz tartozik. |
| Fő funkció | |
| Polimeráz 1 | Ez a felelős a DNS helyreállításáért és az RNS primerek eltávolításáért. |
| Polymerase 2 | Ez a felelős az újonnan képződött DNS lektorálásáért, hűségéért és feldolgozhatóságáért |
| Polimeráz 3 | Ez a felelős a DNS polimerizációért |
Összefoglaló – DNS-polimeráz 1 vs 2 vs 3
A DNS polimeráz egy fontos enzimosztály, amely minden élő szervezetben megtalálható. A DNS-polimeráz fő funkciója a DNS-replikáció. Képes nukleotidok összeállítására és új komplementer DNS szintetizálására a meglévő DNS számára. Ez az enzim különböző formákban létezik, alaktól és mérettől függően. A DNS-polimeráz 1, 2 és 3 prokarióta DNS-polimerázok, amelyek részt vesznek a DNS-replikációban. A Pol 1 katalizálja a DNS-károsodások helyreállítását. A Pol 2 katalizálja a DNS replikáció hűségét és folyamatképességét. A Pol 3 katalizálja az 5'-3' DNS polimerizációt.
