DNA -polymerase

Trinn 2 av DNA -replikasjon: Opprettelse av en ny kjede med DNA -polymerase. Kilde: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Hva er DNA -polymerase?

De DNA -polymerase Det er et enzym som er ansvarlig for å katalysere polymerisasjonen av den nye DNA -strengen under replikasjonen av dette molekylet. Hovedfunksjonen er å parre. Deltar også i DNA -reparasjon.

Dette enzymet tillater riktig samsvar mellom DNA -basene i moldkjeden og den nye, etter at ordningen til A er tydelig med T, og G med C.

DNA -replikasjonsprosessen må være effektiv og bør utføres raskt, så DNA -polymerasen virker ved å legge til rundt 700 nukleotider per sekund og bare gjør en feil hver 10⁹ eller 10¹⁰ Inkorporerte nukleotider.

Det er forskjellige typer DNA -polymerase. Disse varierer både i eukaryoter og prokaryoter, og hver og en har en spesifikk rolle i replikasjon og reparasjon av DNA.

Folkens

Prokaryoter

De prokaryote organismer (organismer uten en ekte kjerne, avgrenset av en membran) har tre hovedpolymeraser DNA, ofte forkortet som Pol I, II og III.

DNA -polymerase I deltar i replikasjon og reparasjon av DNA og har eksonukleaseaktivitet i begge retninger. Det anses at rollen til dette enzymet i replikasjon er sekundært.

II deltar i reparasjon av DNA og dens eksonukleaseaktivitet er i den forstand 3'-5 '. III deltar i replikering og gjennomgang av DNA, og i tillegg til det forrige enzymet, presenterer den eksonuklease-aktiviteten er i 3'-5 'forstand.

Eucarotas

Eukaryotene (organismer med en ekte kjerne, avgrenset av en membran) har fem polymerase -DNA, kalt med bokstaver i det greske alfabetet: α, β, γ, Δ og ε.

Kan tjene deg: Beta oksidasjon av fettsyrer: trinn, reaksjoner, produkter, regulering

Y -polymerasen er lokalisert i mitokondriene og er ansvarlig for replikasjon av genetisk materiale i denne cellulære organellen. Derimot er de fire andre i kjernen av cellene og er involvert i replikasjonen av kjernefysisk DNA.

Variantene α, Δ og ε er de mest aktive i celledelingsprosessen, noe som antyder at hovedfunksjonen deres er assosiert med produksjon av kopier av DNA.

DNA -polymerase β presenterer i mellomtiden aktivitetstopper i celler som ikke blir delt, så det antas at hovedfunksjonen er assosiert med DNA -reparasjonen.

Ulike eksperimenter har klart å verifisere hypotesen som for det meste assosieres med polymeraser α, Δ og ε med replikasjon av DNA. Typene γ, Δ og ε presenterer eksonukleaseaktivitet 3'-5 '.

Archaeas

De nye sekvenseringsmetodene har klart å identifisere et stort utvalg av DNA -polymerasefamilier. I buene er spesifikt en familie av enzymer, kalt familie D, blitt identifisert, som er unike for denne gruppen av organismer.

Funksjoner

Replikering av DNA

DNA -replikasjon krever en serie enzymer som katalyserer prosessen. Blant disse proteinmolekylene skiller DNA -polymerasen seg ut.

Alle kjente polymeraser DNA deler to viktige egenskaper knyttet til replikasjonsprosessen.

• Først syntetiserer alle polymeraser DNA-strengen i 5'-3 'retning, og legger DNT til hydroksylgruppen i den voksende kjeden.
• For det andre kan ikke polymerase -DNA begynne å syntetisere en ny kjede av ingenting. De trenger et tilleggselement kjent som første eller grunning, som er et molekyl dannet av noen få nukleotider gitt av en fri hydroksylgruppe, der polymerase kan forankres og starte sin aktivitet. Dette er en av de grunnleggende forskjellene mellom DNA- og RNA -polymeraser, siden sistnevnte er i stand til å starte syntesen av en kjede av novo.

DNA -reparasjon

DNA blir stadig utsatt for faktorer, både endogent og eksogent, noe som kan skade det. Disse skadene kan blokkere replikasjon og akkumulere, slik at de påvirker uttrykket av gener, og genererer problemer i de forskjellige cellulære prosessene.

Kan servere deg: sjokolade agar

I tillegg til sin funksjon i DNA -replikasjonsprosessen, er polymerase også en nøkkelkomponent i DNA -reparasjonsmekanismer. De kan også fungere som sensorer i cellesyklusen som forhindrer inngangen til delingsfasen hvis DNA er skadet.

Struktur

Foreløpig, takket være krystallografistudier, har det vært mulig å belyse strukturene til forskjellige polymeraser. Basert på deres primære sekvens er polymeraser gruppert i familier: A, B, C, X og Y.

Noen aspekter er vanlige for alle polymeraser, spesielt de som er relatert til de katalytiske sentrene i enzymet.

Disse inkluderer to viktige aktive steder som har metallioner, med to aspartatrester og en variabel rest, enten aspartat eller glutamat, som koordinerer metaller. Det er en annen serie belastet avfall som omgir det katalytiske sentrum og er bevart i de forskjellige polymerasene.

I prokaryoter er DNA -polymerase I et 103 kd polypeptid, II er et 88 kd polypeptid og III består av ti underenheter.

I eukaryoter er enzymer større og mer komplekse: α er dannet av fem enheter, β og γ for en underenhet, Δ for to underenheter, og ε med 5 med 5.

applikasjoner

PRC

Polymerasekjedereaksjonen (PRC) er en metode som brukes i alle molekylære biologilaboratorier, takket være dens nytte og enkelhet. Målet med denne metoden er å massivt forsterke et DNA -molekyl av interesse.

For å oppnå dette bruker biologer et polymerase -DNA som ikke er skadet av varme (høy temperatur er uunnværlig for denne prosessen) for å forsterke molekylet. Resultatet av denne prosessen er et høyt antall DNA -molekyler som kan brukes med forskjellige formål.

Kan tjene deg: Alfa Amilasa: Kjennetegn, struktur, funksjoner

En av de mest fremragende kliniske overskuddene ved teknikken er bruken av den i medisinsk diagnose. PRC kan brukes til å sjekke tilstedeværelsen av patogene bakterier og virus hos pasienter, som for koronavirus.

Antitumorantibiotika og medisiner

Et betydelig antall medisiner sikter.

I noen av disse er hvit hemming av DNA -polymeraseaktivitet. For eksempel deaktiverer kjemoterapeutisk medisinering citarabina, også kalt cytosinarabinosid, DNA -polymerase.

Referanser

1. Alberts, f., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a.D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. Essensiell cellebiologi. Garland Science.
2. Cann, i. K., & Ishino, og. Archaeal DNA -replikasjon: Identifisere brikkene for å løse et puslespill. Genetikk.
3. Cooper, g. M., & Hausman, r. OG. Cellen: tilnærming molekylær. Medicinska Naklada.