Galvenā atšķirība - DNS polimerāze 1 pret 2 pret 3
DNS polimerāze ir īpaša enzīmu klade, kas ir iesaistīta dzīvo organismu DNS replikācijā. Šī enzīma klātbūtnes dēļ ģenētiskā informācija tiek nodota no vienas paaudzes uz nākamo paaudzi. Eikariotos un prokariotos atrodamas dažādas DNS polimerāzes enzīma formas. DNS polimerāze 1, 2 un 3 ir atrodamas tikai prokariotu organismos, un tām ir atšķirīga loma DNS replikācijā. Galvenā atšķirība starp DNS polimerāzi 1 2 un 3 galvenokārt ir atkarīga no katra enzīma galvenās funkcijas. DNS polimerāze 3 ir galvenais enzīms, kas katalizē DNS sintēzi, savukārt DNS polimerāze 1 un 2 ir iesaistītas DNS labošanā un korektūrā.
Kas ir DNS polimerāze?
DNS dublēšanās ir obligāta ģenētiskās informācijas nodošanai no vecākiem uz pēcnācējiem. To veicina īpašs enzīms, ko sauc par DNS polimerāzi. DNS polimerāzi var definēt kā visuresošu enzīmu, kas katalizē DNS sintēzi, kas papildina esošo DNS dzīvās šūnās. Pirmo reizi E. coli to atklāja Arturs Kornbergs 1955. gadā. DNS replikāciju un uzturēšanu galvenokārt regulē DNS polimerāzes šūnā. DNS polimerāžu atklāšana palīdzēja izmantot daudzas molekulārās bioloģijas metodes. Tas ir enzīms, kas nepieciešams, lai no nukleotīdiem sintezētu jaunas DNS virknes, kas līdzīgas organismu oriģinālajai DNS, izmantojot daudzas molekulāri bioloģiskas metodes, tostarp PCR, gēnu klonēšanu, gēnu sekvencēšanu, slimību diagnostiku, gēnu terapiju, polimorfisma analīzi utt.
DNS polimerāzes pastāv dažādās formās, kas atšķiras no formas un izmēra. Tie pieder vairākām ģimenēm: A, B, C, D, X, Y un RT. Prokariotu DNS polimerāzes ir sagrupētas piecās dažādās kategorijās, proti, DNS polimerāze 1, DNS polimerāze 2, DNS polimerāze 3, DNS polimerāze 4 un DNS polimerāze 5. Eikariotu organismiem ir aptuveni piecpadsmit dažādas DNS polimerāzes, proti, polimerāze β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ un ν.
Attēls 01: DNS polimerāze
Sintezējot jaunu DNS ar DNS polimerāzi, tā sākas no 3' gala un virza sintēzi uz 5' galu, pievienojot nukleotīdus vienlaikus, kas ir komplementāri DNS šablonam. DNS polimerāzei ir nepieciešama jau esoša 3' OH grupa, lai uzsāktu ķēdes sintēzi, un to veicina mazais DNS vai RNS fragments, ko sauc par praimeru. DNS polimerāze nolasa veidnes DNS un pārvietojas no 3' gala uz 5' galu, veidojot jaunu 5'-3' DNS virkni.
Kas ir DNS polimerāze 1?
DNS polimerāze 1 (Pol 1) ir prokariotos atrodams enzīms, kas palīdz baktēriju DNS replikācijā. Tas ir pirmais DNS polimerāzes veids, ko Arturs Kornbergs atklāja 1956. gadā. Šis enzīms atrodas visos prokariotu organismos. Pol 1 kodē gēns polA, un tas sastāv no 928 aminoskābēm. Tam ir 5’ līdz 3’ eksonukleāzes aktivitāte; tādējādi tas ir populārs kā DNS labojošs enzīms, nevis DNS replikācijas enzīms. Tam ir arī iespēja katalizēt vairākas polimerizācijas pirms veidnes DNS atbrīvošanas un Okazaki fragmentu savienošanas kopā, aizpildot jaunu DNS un noņemot RNS primerus.
Pol 1, kas izolēts no E Coli, tika plaši izmantots molekulāros lietojumos. Tomēr, tiklīdz Taq Polymerase tika atklāta, tā aizstāja E Coli Pol 1 PCR tehnoloģijā. Taq polimerāze ir termostabila DNS polimerāze, kas pieder Pol 1.
Attēls 02: DNS polimerāze 1
Kas ir DNS polimerāze 2?
DNS polimerāze 2 (Pol 2) ir prokariotu enzīms, kas katalizē DNS replikāciju. Tas pieder polimerāzes B saimei, un to kodē gen polB. To pirmo reizi no E Coli atklāja Tomass Kornbergs 1970. gadā. Pol 2 ir globulārs proteīns, kas sastāv no 783 aminoskābēm. Tam ir gan 3' līdz 5' eksonukleāzes aktivitāte, gan 5' līdz 3' polimerāzes aktivitāte. Tas mijiedarbojas ar DNS polimerāzes 3 enzīmiem, lai saglabātu DNS replikācijas precizitāti un procesuivitāti. Pol 2 ir arī iespēja pārbaudīt tikko sintezēto DNS, lai nodrošinātu precizitāti.
03. attēls: DNS polimerāze 2
Kas ir DNS polimerāze 3?
DNS polimerāze 3 (Pol 3) ir galvenais enzīms, kas katalizē DNS replikāciju prokariotos. Tas pieder C polimerāzes ģimenei, un to kodē gēns polC. To atklāja Tomass Kornbergs 1970. gadā. Pol 3 ir replikācijas dakšas sastāvdaļa un var pievienot 1000 nukleotīdu sekundē tikko polimerizējošajai DNS virknei.
Pol 3 ir holoenzīms, kas sastāv no desmit atšķirīgiem proteīniem, un tam ir trīs funkcionālas molekulas, proti, α, ε un θ. Trīs funkcionālās Pol 3 molekulas ir atsevišķi atbildīgas par trim fermenta darbībām. α apakšvienība pārvalda DNS polimerizāciju, bet ε pārvalda pol 3 enzīma eksonukleāzes korektūras aktivitāti. Apakšvienība θ palīdz ε apakšvienībai veikt korektūru.
04. attēls: DNS polimerāzes 3 apakšvienības
Kāda ir atšķirība starp DNS polimerāzi 1 un 2 un 3?
DNS polimerāze 1 pret 2 pret 3 |
|
| Polymerase 1 | Polymerase 1 sastāv no 928 aminoskābēm. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 sastāv no 783 aminoskābēm. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 ir holoenzīms, kas sastāv no desmit proteīniem, kas sakārtoti trīs funkcionālās apakšvienībās. |
| Ģimene | |
| Polymerase 1 | Polymerase 1 pieder polimerāžu saimei A. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 pieder B polimerāžu saimei. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 pieder polimerāžu saimei C. |
| Galvenā funkcija | |
| Polymerase 1 | Tas ir atbildīgs par DNS labošanu un RNS primeru noņemšanu. |
| Polymerase 2 | Tas ir atbildīgs par jaunizveidotās DNS korektūru, uzticamību un procesuivitāti |
| Polymerase 3 | Tas ir atbildīgs par DNS polimerizāciju |
Kopsavilkums - DNS polimerāze 1 pret 2 pret 3
DNS polimerāze ir svarīga enzīmu klase, kas sastopama visos dzīvajos organismos. DNS polimerāzes galvenā funkcija ir DNS replikācija. Tas spēj salikt nukleotīdus un sintezēt jaunu komplementāru DNS esošajai DNS. Šis enzīms pastāv dažādās formās, kas atšķiras no formas un izmēra. DNS polimerāze 1, 2 un 3 ir prokariotu DNS polimerāzes, kas iesaistītas DNS replikācijā. Pol 1 katalizē DNS bojājumu labošanu. Pol 2 katalizē DNS replikācijas precizitāti un procesuivitāti. Pol 3 katalizē 5' līdz 3' DNS polimerizāciju.
