DNA -polymerase

Stap 2 van DNA -replicatie: creatie van een nieuwe keten met DNA -polymerase. Bron: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Wat is DNA -polymerase?

De DNA -polymerase Het is een enzym dat verantwoordelijk is voor het katalyseren van de polymerisatie van de nieuwe DNA -streng tijdens de replicatie van deze molecuul. De belangrijkste functie is om te koppelen. Neemt ook deel aan DNA -reparatie.

Dit enzym maakt de juiste match mogelijk tussen de DNA -basen van de vormketen en de nieuwe, volgens het schema van A is zichtbaar met t en G met C.

Het DNA -replicatieproces moet effectief zijn en moet snel worden uitgevoerd, dus de DNA -polymerase werkt door ongeveer 700 nucleotiden per seconde toe te voegen en maakt slechts één fout om de 10⁹ of 10¹⁰ Opgenomen nucleotiden.

Er zijn verschillende soorten DNA -polymerase. Deze variëren zowel in eukaryoten als in prokaryoten, en elk speelt een specifieke rol bij de replicatie en reparatie van DNA.

Jongens

Prokaryoten

De prokaryotische organismen (organismen zonder een echte kern, afgebakend door een membraan) hebben drie hoofdpolymerasen DNA, vaak afgekort als Pol I, II en III.

DNA -polymerase I neemt deel aan de replicatie en reparatie van DNA en heeft exonuclease -activiteit in beide richtingen. Er wordt aangenomen dat de rol van dit enzym in replicatie secundair is.

De II neemt deel aan de reparatie van DNA en de exonuclease-activiteit is in de zin 3'-5 '. De III neemt deel aan de replicatie en evaluatie van DNA, en evenals het vorige enzym, presenteert het exonuclease-activiteit in de zin van 3'-5 '.

Eucarota's

De eukaryoten (organismen met een echte kern, afgebakend door een membraan) hebben vijf polymerase -DNA, genoemd met letters van het Griekse alfabet: α, β, γ, δ en ε.

Kan u van dienst zijn: Beta -oxidatie van vetzuren: stappen, reacties, producten, regulering

Het γ -polymerase bevindt zich in de mitochondriën en is verantwoordelijk voor de replicatie van genetisch materiaal in deze cellulaire organel. De andere vier bevinden zich daarentegen in de kern van de cellen en zijn betrokken bij de replicatie van nucleair DNA.

De α-, 8- en ε -varianten zijn het meest actief in het proces van celdeling, wat suggereert dat hun hoofdfunctie geassocieerd is met de productie van kopieën van DNA.

DNA -polymerase β presenteert ondertussen activiteitspieken in cellen die niet worden verdeeld, dus wordt aangenomen dat de hoofdfunctie ervan wordt geassocieerd met het DNA -reparatie.

Verschillende experimenten zijn erin geslaagd om de hypothese te verifiëren die meestal associëren met polymerasen α, δ en ε met de replicatie van DNA. De typen γ, δ en ε presenteren exonuclease-activiteit 3'-5 '.

Archaeas

De nieuwe sequencing -methoden zijn erin geslaagd om een ​​enorme verscheidenheid aan DNA -polymerase -families te identificeren. In de bogen, in het bijzonder, is een familie van enzymen, genaamd Family D, geïdentificeerd, die uniek zijn voor deze groep organismen.

Functie

Replicatie van DNA

DNA -replicatie vereist een reeks enzymen die het proces katalyseren. Onder deze eiwitmoleculen valt het DNA -polymerase op.

Alle bekende polymerasen DNA delen twee essentiële eigenschappen die verband houden met het replicatieproces.

• Ten eerste synthetiseren alle polymerasen de DNA-streng in 5'-3 'richting, waardoor de DNT wordt toegevoegd aan de hydroxylgroep van de groeiende keten.
• Ten tweede kan polymerase -DNA niet beginnen met het synthetiseren van een nieuwe keten van niets. Ze hebben een extra element nodig dat bekend staat als eerste of priming, een molecuul gevormd door enkele nucleotiden die zijn toegekend door een vrije hydroxylgroep, waar polymerase kan worden verankerd en zijn activiteit kan beginnen. Dit is een van de fundamentele verschillen tussen DNA- en RNA -polymerasen, omdat deze de synthese van een keten kan starten van novo.

DNA -reparatie

DNA wordt constant blootgesteld aan factoren, zowel endogeen als exogeen, die het kunnen beschadigen. Deze schade kan replicatie blokkeren en zich ophopen, zodat ze de expressie van genen beïnvloeden, problemen genereren in de verschillende cellulaire processen.

Kan je serveren: chocolade -agar

Naast zijn functie in het DNA -replicatieproces, is polymerase ook een belangrijk onderdeel van DNA -reparatiemechanismen. Ze kunnen ook fungeren als sensoren in de celcyclus die de ingang van de divisiefase voorkomen als het DNA is beschadigd.

Structuur

Momenteel is het dankzij kristallografiestudies mogelijk geweest om de structuren van verschillende polymerasen op te helderen. Op basis van hun primaire volgorde zijn polymerasen gegroepeerd in families: A, B, C, X en Y.

Sommige aspecten zijn gemeenschappelijk voor alle polymerasen, met name die gerelateerd aan de katalytische centra van het enzym.

Deze omvatten twee belangrijke actieve sites met metaalionen, met twee aspartaatresten en een variabel residu, of het nu aspartaat of glutamaat is, dat metalen coördineert. Er is nog een reeks geladen afval rond het katalytische centrum en worden bewaard in de verschillende polymerasen.

In prokaryoten is DNA -polymerase I een polypeptide van 103 kD, de II is een 88 kD -polypeptide en de III bestaat uit tien subeenheden.

In eukaryoten zijn enzymen groter en complexer: α wordt gevormd door vijf eenheden, β en γ voor een subeenheid, δ voor twee subeenheden, en ε bij 5 bij 5.

Toepassingen

PRC

De polymerasekettingreactie (PRC) is een methode die wordt gebruikt in alle moleculaire biologielaboratoria, dankzij het nut en de eenvoud ervan. Het doel van deze methode is om een ​​interessante DNA -molecuul enorm te versterken.

Om dit te bereiken, gebruiken biologen een polymerase -DNA dat niet wordt beschadigd door warmte (hoge temperatuur is onmisbaar voor dit proces) om de molecuul te versterken. Het resultaat van dit proces is een groot aantal DNA -moleculen dat met verschillende doeleinden kan worden gebruikt.

Kan u van dienst zijn: Alfa Amilasa: kenmerken, structuur, functies

Een van de meest opvallende klinische winsten van de techniek is het gebruik ervan bij de medische diagnose. PRC kan worden gebruikt om de aanwezigheid van pathogene bacteriën en virussen bij patiënten te controleren, zoals in het geval van coronavirus.

Antitumorantibiotica en medicijnen

Een aanzienlijk aantal medicijnen doel.

In sommige van deze is wit de remming van DNA -polymerase -activiteit. Chemotherapeutisch medicijn bijvoorbeeld Citarabina, ook wel cytosine -arabinoside genoemd, schakelt DNA -polymerase uit.

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, a.D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, p. Essentiële celbiologie. Slingerwetenschap.
2. Cann, ik. K., & Ishino, en. Archaeal DNA -replicatie: het identificeren van de stukjes om een ​​puzzel op te lossen. Genetica.
3. Cooper, G. M., & Hausman, r. EN. De cel: nader moleculair. Medicinska Naklada.