DNA polymeráza

Krok 2 replikácie DNA: Vytvorenie nového reťazca s DNA polymerázou. Zdroj: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Čo je DNA polymeráza?

Ten DNA polymeráza Je to enzým, ktorý je zodpovedný za katalyzáciu polymerizácie nového vlákna DNA počas replikácie tejto molekuly. Jeho hlavnou funkciou je spárovanie. Zúčastňuje sa tiež na opravách DNA.

Tento enzým umožňuje správnu zhodu medzi základňami DNA formového reťazca a novým, po schéme A je zrejmá s t a g s C.

Proces replikácie DNA musí byť účinný a mal by sa vykonávať rýchlo, takže DNA polymeráza pôsobí pridaním asi 700 nukleotidov za sekundu a robí iba jednu chybu každých 10⁹ alebo 10¹⁰ začlenené nukleotidy.

Existujú rôzne typy DNA polymerázy. Tieto sa líšia v eukaryotoch aj v prokaryotoch a každý z nich má špecifickú úlohu v replikácii a oprave DNA.

Chlapci

Prokaryoty

Prokaryotické organizmy (organizmy bez skutočného jadra, vymedzené membránou) majú tri hlavné polymerázy DNA, bežne skrátene ako Pol I, II a III.

DNA polymeráza I sa podieľa na replikácii a oprave DNA a má aktivitu exonukleázy v oboch smeroch. Predpokladá sa, že úloha tohto enzýmu v replikácii je sekundárna.

II sa podieľa na opravách DNA a jej exonukleázová aktivita je v zmysle 3'-5 '. III sa podieľa na replikácii a preskúmaní DNA, ako aj predchádzajúceho enzýmu, predstavuje aktivitu exonukleázy v 3'-5 'zmysle.

Eucaroty

Eukaryoty (organizmy so skutočným jadrom, vymedzené membránou) majú päť polymerázovú DNA, nazývanú písmenami gréckej abecedy: a, β, y, δ a ε.

Môže vám slúžiť: beta oxidácia mastných kyselín: kroky, reakcie, produkty, regulácia

Y polymeráza je umiestnená v mitochondriách a je zodpovedná za replikáciu genetického materiálu v tejto bunkovej organele. Naopak, ostatné štyri sú v jadre buniek a sú zapojené do replikácie jadrovej DNA.

Varianty a, δ a ε sú najaktívnejšie v procese delenia buniek, čo naznačuje, že ich hlavná funkcia je spojená s výrobou kópií DNA.

DNA polymeráza β, medzitým predstavuje vrcholy aktivity v bunkách, ktoré nie sú rozdelené, takže sa predpokladá, že jej hlavná funkcia je spojená s opravou DNA.

Rôzne experimenty dokázali overiť hypotézu, ktorá sa väčšinou spája s polymerázami a, δ a ε s replikáciou DNA. Typy y, δ a ε sú prítomné aktivita exonukleázy 3'-5 '.

Archaeas

Nové metódy sekvenovania dokázali identifikovať obrovskú škálu rodín DNA polymerázy. V oblúkoch, konkrétne, bola identifikovaná rodina enzýmov nazývaných rodina D, ktoré sú jedinečné pre túto skupinu organizmov.

Funkcia

Replikácia DNA

Replikácia DNA vyžaduje sériu enzýmov, ktoré katalyzujú proces. Spomedzi týchto proteínových molekúl vyniká DNA polymeráza.

Všetky známe polymerázy DNA zdieľajú dve základné vlastnosti spojené s procesom replikácie.

• Po prvé, všetky polymerázy syntetizujú reťaz DNA v smere 5'-3 'a pridajú DNT do hydroxylovej skupiny rastúceho reťazca.
• Po druhé, polymeráza DNA nemôže začať syntetizovať nový reťazec ničoho. Potrebujú ďalší prvok známy ako prvý alebo priming, ktorý je molekula tvorená niekoľkými nukleotidmi udelenými voľnou hydroxylovou skupinou, kde je možné ukotviť polymerázu a začať svoju aktivitu. Toto je jeden zo základných rozdielov medzi DNA a RNA polymerázami, pretože posledne menovaný je schopný začať syntézu reťazca novo.

Oprava DNA

DNA je neustále vystavená faktorom, endogénne aj exogénne, čo ju môže poškodiť. Tieto škody môžu blokovať replikáciu a akumuláciu, takže ovplyvňujú expresiu génov a vytvárajú problémy v rôznych bunkových procesoch.

Môže vám slúžiť: čokoládový agar

Okrem funkcie v procese replikácie DNA je polymeráza tiež kľúčovou súčasťou mechanizmov opravy DNA. Môžu tiež pôsobiť ako senzory v bunkovom cykle, ktoré bránia vstupu do fázy delenia, ak je DNA poškodená.

Štruktúra

V súčasnosti je možné vďaka kryštalografickým štúdiám objasniť štruktúry rôznych polymeráz. Na základe ich primárnej sekvencie sú polymerázy zoskupené do rodín: A, B, C, X a Y.

Niektoré aspekty sú spoločné pre všetky polymerázy, najmä tie, ktoré sa týkajú katalytických centier enzýmu.

Patria sem dve kľúčové aktívne miesta, ktoré majú kovové ióny, s dvoma zvyškami aspartátu a variabilným zvyškom, či už ide o aspartát alebo glutamát, ktoré koordinujú kovy. K dispozícii je ďalšia séria naloženého odpadu obklopujúceho katalytické centrum a sú zachované v rôznych polymerázach.

V prokaryotoch je DNA polymeráza I 103 kD polypeptid, II je 88 kD polypeptid a III pozostáva z desiatich podjednotiek.

V eukaryotoch sú enzýmy väčšie a zložitejšie: a je tvorené piatimi jednotkami, β a y pre podjednotku, δ pre dve podjednotky a ε na 5 x 5.

Žiadosti

ČĽR

Polymerázová reťazová reakcia (PRC) je metóda používaná vo všetkých laboratóriách molekulárnej biológie, vďaka jej užitočnosti a jednoduchosti. Cieľom tejto metódy je masívne amplifikovať molekulu záujmu DNA.

Na dosiahnutie tohto cieľa biológovia používajú polymerázu DNA, ktorá nie je poškodená tepla (vysoká teplota je pre tento proces nevyhnutná). Výsledkom tohto procesu je vysoký počet molekúl DNA, ktoré sa môžu použiť na rôzne účely.

Môže vám slúžiť: Alfa Amilasa: Charakteristiky, štruktúra, funkcie

Jedným z najvýznamnejších klinických ziskov tejto techniky je jej použitie v lekárskej diagnostike. ČĽR sa môže použiť na kontrolu prítomnosti patogénnych baktérií a vírusov u pacientov, ako v prípade koronavírusu.

Protinádorové antibiotiká a lieky

Značný počet liekov.

V niektorých z nich je biela inhibícia aktivity DNA polymerázy. Napríklad chemoterapeutické lieky Citarabina, tiež nazývaná cytozín arabinozid, deaktivuje DNA polymerázu.

Odkazy

1. Alberts, b., Bray, D., Hopkin, k., Johnson, a.D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. Základná bunková biológia. Girlandská veda.
2. Can, i. Klimatizovať., & Ishino a. Archaeal DNA Replikácia: Identifikácia kusov na vyriešenie hádanky. Genetika.
3. Cooper, G. M., & Hausman, R. A. Bunka: Priblížte sa molekulárne. Medicinska Naklada.