Ključna razlika – DNA polimeraza 1 proti 2 proti 3
DNK polimeraza je posebna skupina encimov, ki sodelujejo pri replikaciji DNK živih organizmov. Zaradi prisotnosti tega encima se genetske informacije prenašajo iz generacije v generacijo. V evkariontih in prokariontih najdemo različne oblike encima DNA polimeraze. DNK polimerazo 1, 2 in 3 najdemo le v prokariontskih organizmih in igrajo različne vloge pri replikaciji DNK. Ključna razlika med DNA polimerazo 1 2 in 3 je v glavnem odvisna od glavne funkcije vsakega encima. DNK polimeraza 3 je glavni encim, ki katalizira sintezo DNK, DNK polimeraza 1 in 2 pa sodelujeta pri popravljanju in lektoriranju DNK.
Kaj je DNA polimeraza?
Podvajanje DNK je nujno za prenos genetskih informacij od staršev do potomcev. To omogoča poseben encim, imenovan DNA polimeraza. DNA polimerazo lahko definiramo kot vseprisoten encim, ki katalizira sintezo DNA, ki je komplementarna obstoječi DNA v živih celicah. Arthur Kornberg ga je leta 1955 prvič odkril v E coli. Replikacijo in vzdrževanje DNK v glavnem urejajo DNK polimeraze v celici. Odkritje DNA polimeraz je pomagalo številnim tehnikam molekularne biologije. Je encim, ki je potreben za sintezo novih verig DNK, podobnih originalni DNK organizmov, iz nukleotidov med številnimi molekularno biološkimi tehnikami, vključno s PCR, kloniranjem genov, sekvenciranjem genov, diagnozo bolezni, gensko terapijo, analizo polimorfizma itd.
DNA polimeraze obstajajo v več oblikah, ki se razlikujejo po obliki in velikosti. Spadajo v več družin: A, B, C, D, X, Y in RT. Prokariontske DNA polimeraze so razvrščene v pet različnih kategorij, in sicer DNA polimeraza 1, DNA polimeraza 2, DNA polimeraza 3, DNA polimeraza 4 in DNA polimeraza 5. Evkariontski organizmi imajo približno petnajst različnih DNA polimeraz, in sicer polimerazo β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ in ν.
Slika 01: DNA polimeraza
Ko sintetizira novo DNA z DNA polimerazo, začne s 3' koncem in usmerja sintezo proti 5' koncu z dodajanjem nukleotidov naenkrat, komplementarno vzorčni DNK. DNA polimeraza potrebuje že obstoječo 3' OH skupino, da sproži verižno sintezo in jo olajša majhen fragment DNA ali RNA, imenovan primer. DNK polimeraza prebere predlogo DNK in se premakne od 3' konca do 5' konca, tako da nastane nova 5'-3' veriga DNK.
Kaj je DNA polimeraza 1?
DNA polimeraza 1 (Pol 1) je encim, ki ga najdemo v prokariontih in pomaga pri replikaciji bakterijske DNA. Je prva vrsta DNA polimeraze, ki jo je leta 1956 odkril Arthur Kornberg. Ta encim je prisoten v vseh prokariontskih organizmih. Pol 1 je kodiran z genom polA in je sestavljen iz 928 aminokislin. Ima 5' do 3' eksonukleazno aktivnost; zato je bolj priljubljen kot encim za popravljanje DNK kot encim za podvajanje DNK. Prav tako ima sposobnost katalizirati več polimerizacij pred sprostitvijo vzorčne DNK in povezati fragmente Okazaki skupaj s polnjenjem nove DNK in odstranitvijo primerjev RNA.
Pol 1, izoliran iz E Coli, se je v veliki meri uporabljal v molekularnih aplikacijah. Ko pa je bila odkrita polimeraza Taq, je nadomestila E Coli Pol 1 v tehnologiji PCR. Taq polimeraza je nekakšna termostabilna DNA polimeraza, ki spada v Pol 1.
Slika 02: DNA polimeraza 1
Kaj je DNA polimeraza 2?
DNA polimeraza 2 (Pol 2) je prokariontski encim, ki katalizira replikacijo DNA. Spada v družino polimeraze B in ga kodira gen polB. Thomas Kornberg ga je leta 1970 prvič odkril pri E Coli. Pol 2 je globularni protein, sestavljen iz 783 aminokislin. Ima tako 3' do 5' eksonukleazno aktivnost kot 5' do 3' polimerazno aktivnost. Medsebojno deluje z encimi DNA polimeraze 3, da ohrani zvestobo in procesnost replikacije DNA. Pol 2 ima tudi možnost lektoriranja novo sintetizirane DNK za natančnost.
Slika 03: DNK polimeraza 2
Kaj je DNA polimeraza 3?
DNA polimeraza 3 (Pol 3) je glavni encim, ki katalizira replikacijo DNA pri prokariontih. Spada v družino polimeraz C in je kodiran z genom polC. Odkril ga je Thomas Kornberg leta 1970. Pol 3 je sestavni del replikacijskih vilic in lahko novo polimerizirani verigi DNK doda 1000 nukleotidov na sekundo.
Pol 3 je holoencim, sestavljen iz desetih različnih proteinov in ima tri funkcionalne molekule, in sicer α, ε in θ. Tri funkcionalne molekule Pol 3 so ločeno odgovorne za tri delovanja encima. Podenota α upravlja polimerizacijo DNK, medtem ko ε upravlja eksonukleazno lektorsko aktivnost encima pol 3. Podenota θ pomaga podenoti ε pri lektoriranju.
Slika 04: Podenote DNA polimeraze 3
Kakšna je razlika med DNA polimerazo 1 in 2 ter 3?
DNK polimeraza 1 proti 2 proti 3 |
|
| Polimeraza 1 | Polimeraza 1 je sestavljena iz 928 aminokislin. |
| Polimeraza 2 | Polimeraza 2 je sestavljena iz 783 aminokislin. |
| Polimeraza 3 | Polimeraza 3 je holoencim, sestavljen iz desetih proteinov, razvrščenih v tri funkcionalne podenote. |
| Družina | |
| Polimeraza 1 | Polimeraza 1 spada v družino polimeraz A. |
| Polimeraza 2 | Polimeraza 2 spada v družino polimeraz B. |
| Polimeraza 3 | Polimeraza 3 spada v družino polimeraz C. |
| Glavna funkcija | |
| Polimeraza 1 | To je odgovorno za popravilo DNK in odstranjevanje začetnih oligonukleotin RNK. |
| Polimeraza 2 | To je odgovorno za lektoriranje, zvestobo in obdelavo novo oblikovane DNK |
| Polimeraza 3 | To je odgovorno za polimerizacijo DNA |
Povzetek – DNA polimeraza 1 proti 2 proti 3
DNA polimeraza je pomemben razred encimov, ki ga najdemo v vseh živih organizmih. Glavna funkcija DNA polimeraze je replikacija DNA. Sposoben je sestaviti nukleotide in sintetizirati novo komplementarno DNK za obstoječo DNK. Ta encim obstaja v različnih oblikah, ki se razlikujejo po obliki in velikosti. DNA polimeraze 1, 2 in 3 so prokariontske DNA polimeraze, ki sodelujejo pri replikaciji DNA. Pol 1 katalizira popravljanje poškodb DNK. Pol 2 katalizira zvestobo in procesnost replikacije DNK. Pol 3 katalizira 5' do 3' polimerizacijo DNK.
