Kluczowa różnica – polimeraza DNA 1 vs 2 vs 3
Polimeraza DNA to specjalny klad enzymów zaangażowanych w replikację DNA żywych organizmów. Informacja genetyczna jest przekazywana z pokolenia na pokolenie dzięki obecności tego enzymu. Istnieją różne formy enzymu polimerazy DNA występujące u eukariontów i prokariontów. Polimerazy DNA 1, 2 i 3 występują tylko w organizmach prokariotycznych i odgrywają różne role w replikacji DNA. Kluczowa różnica między polimerazą DNA 1 2 i 3 polega głównie na podstawowej funkcji każdego enzymu. Polimeraza DNA 3 jest głównym enzymem katalizującym syntezę DNA, podczas gdy polimeraza DNA 1 i 2 biorą udział w naprawie i korekcie DNA.
Co to jest polimeraza DNA?
Powielanie DNA jest niezbędne do przekazywania informacji genetycznej od rodzica do potomstwa. Ułatwia to specjalny enzym zwany polimerazą DNA. Polimerazę DNA można zdefiniować jako wszechobecny enzym, który katalizuje syntezę DNA komplementarnego do istniejącego DNA w żywych komórkach. Została po raz pierwszy odkryta w E. coli przez Arthura Kornberga w 1955 roku. Replikacja i utrzymanie DNA są głównie regulowane przez polimerazy DNA w komórce. Odkrycie polimeraz DNA pomogło w wielu technikach biologii molekularnej. Jest to enzym niezbędny do syntezy nowych nici DNA podobnych do oryginalnego DNA organizmów z nukleotydów podczas wielu technik biologii molekularnej, w tym PCR, klonowania genów, sekwencjonowania genów, diagnostyki chorób, terapii genowej, analizy polimorfizmu itp.
Polimerazy DNA występują w wielu formach różniących się kształtem i rozmiarem. Należą do kilku rodzin: A, B, C, D, X, Y i RT. Prokariotyczne polimerazy DNA są podzielone na pięć różnych kategorii, a mianowicie polimeraza DNA 1, polimeraza DNA 2, polimeraza DNA 3, polimeraza DNA 4 i polimeraza DNA 5. Organizmy eukariotyczne mają około piętnastu różnych polimeraz DNA, mianowicie polimerazy β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ i ν.
Rysunek 01: Polimeraza DNA
Podczas syntezy nowego DNA przez polimerazę DNA, zaczyna się od końca 3’ i kieruje syntezę w stronę końca 5’, dodając nukleotydy na raz, komplementarne do matrycy DNA. Polimeraza DNA potrzebuje istniejącej wcześniej grupy 3' OH, aby zainicjować syntezę łańcucha i jest wspomagana przez mały fragment DNA lub RNA zwany starterem. Polimeraza DNA odczytuje matrycę DNA i przesuwa się od końca 3’ do końca 5’, tworząc nową nić DNA 5’-3’.
Co to jest polimeraza DNA 1?
DNA polimeraza 1 (Pol 1) to enzym występujący w prokariotach, który pomaga w replikacji DNA bakterii. Jest to pierwszy rodzaj polimerazy DNA odkryty przez Arthura Kornberga w 1956 roku. Enzym ten występuje we wszystkich organizmach prokariotycznych. Pol 1 jest kodowany przez gen polA i składa się z 928 aminokwasów. Ma aktywność egzonukleazy od 5’ do 3’; w związku z tym jest popularny jako enzym naprawiający DNA, a nie enzym replikujący DNA. Ma również zdolność katalizowania wielokrotnych polimeryzacji przed uwolnieniem matrycy DNA i łączenia fragmentów Okazaki razem poprzez wypełnianie nowego DNA i usuwanie starterów RNA.
Pol 1 wyizolowany z E Coli był szeroko stosowany w zastosowaniach molekularnych. Jednak po odkryciu Taq Polymerase zastąpiła E Coli Pol 1 w technologii PCR. Polimeraza Taq jest rodzajem termostabilnej polimerazy DNA należącej do Pol 1.
Rysunek 02: Polimeraza DNA 1
Co to jest polimeraza DNA 2?
DNA polimeraza 2 (Pol 2) to enzym prokariotyczny, który katalizuje replikację DNA. Należy do rodziny polimerazy B i jest kodowana przez gen polB. Po raz pierwszy została odkryta z E Coli przez Thomasa Kornberga w 1970 roku. Pol 2 to globularne białko złożone z 783 aminokwasów. Ma zarówno aktywność egzonukleazy od 3’ do 5’, jak i polimerazy od 5’ do 3’. Oddziałuje z enzymami polimerazy DNA 3, aby zachować wierność i procesywność replikacji DNA. Pol 2 ma również możliwość sprawdzenia dokładności nowo zsyntetyzowanego DNA.
Rysunek 03: Polimeraza DNA 2
Co to jest polimeraza DNA 3?
DNA polimeraza 3 (Pol 3) jest głównym enzymem, który katalizuje replikację DNA u prokariontów. Należy do rodziny polimerazy C i jest kodowana przez gen polC. Został odkryty przez Thomasa Kornberga w 1970 roku. Pol 3 jest składnikiem widełek replikacyjnych i może dodać 1000 nukleotydów na sekundę do nowo polimeryzującej nici DNA.
Pol 3 to holoenzym złożony z dziesięciu różnych białek i trzech funkcjonalnych cząsteczek, a mianowicie α, ε i θ. Trzy funkcjonalne cząsteczki Pol 3 są oddzielnie odpowiedzialne za trzy działania enzymu. Podjednostka α zarządza polimeryzacją DNA, podczas gdy ε zarządza korektą aktywności egzonukleazy enzymu pol 3. Podjednostka θ pomaga podjednostce ε do korekty.
Rysunek 04: Podjednostki polimerazy DNA 3
Jaka jest różnica między polimerazą DNA 1 a 2 i 3?
Polimeraza DNA 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polimeraza 1 | Polymerase 1 składa się z 928 aminokwasów. |
| Polimeraza 2 | Polymerase 2 składa się z 783 aminokwasów. |
| Polimeraza 3 | Polimeraza 3 to holoenzym złożony z dziesięciu białek ułożonych w trzy funkcjonalne podjednostki. |
| Rodzina | |
| Polimeraza 1 | Polimeraza 1 należy do rodziny polimeraz A. |
| Polimeraza 2 | Polimeraza 2 należy do rodziny polimeraz B. |
| Polimeraza 3 | Polimeraza 3 należy do rodziny polimeraz C. |
| Funkcja główna | |
| Polimeraza 1 | Odpowiada za naprawę DNA i usuwanie starterów RNA. |
| Polimeraza 2 | Odpowiada za korektę, wierność i procesywność nowo utworzonego DNA |
| Polimeraza 3 | Odpowiada to za polimeryzację DNA |
Podsumowanie – Polimeraza DNA 1 vs 2 vs 3
Polimeraza DNA to ważna klasa enzymów występująca we wszystkich żywych organizmach. Główną funkcją polimerazy DNA jest replikacja DNA. Jest zdolny do składania nukleotydów i syntetyzowania nowego komplementarnego DNA do istniejącego DNA. Enzym ten występuje w różnych formach, różniących się kształtem i wielkością. Polimeraza DNA 1, 2 i 3 to prokariotyczne polimerazy DNA zaangażowane w replikację DNA. Pol 1 katalizuje naprawę uszkodzeń DNA. Pol 2 katalizuje wierność i procesywność replikacji DNA. Pol 3 katalizuje polimeryzację DNA od 5’ do 3’.
