Βασική διαφορά – DNA Πολυμεράση 1 έναντι 2 έναντι 3
Η DNA πολυμεράση είναι μια ειδική ομάδα ενζύμων που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA ζωντανών οργανισμών. Η γενετική πληροφορία μεταβιβάζεται από τη μια γενιά στην επόμενη γενιά λόγω της παρουσίας αυτού του ενζύμου. Υπάρχουν διάφορες μορφές ενζύμου DNA πολυμεράσης που βρίσκονται σε ευκαρυώτες και προκαρυώτες. Η DNA πολυμεράση 1, 2 και 3 βρίσκονται μόνο σε προκαρυωτικούς οργανισμούς και παίζουν διαφορετικούς ρόλους στην αντιγραφή του DNA. Η βασική διαφορά μεταξύ της DNA πολυμεράσης 1 2 και 3 βασίζεται κυρίως στην κύρια λειτουργία κάθε ενζύμου. Η DNA πολυμεράση 3 είναι το κύριο ένζυμο που καταλύει τη σύνθεση του DNA, ενώ η DNA πολυμεράση 1 και 2 συμμετέχουν στην επιδιόρθωση και τη διόρθωση του DNA.
Τι είναι η πολυμεράση DNA;
Ο διπλασιασμός DNA είναι απαραίτητος για τη μετάδοση γενετικών πληροφοριών από τον γονέα στους απογόνους. Αυτό διευκολύνεται από ένα ειδικό ένζυμο που ονομάζεται πολυμεράση DNA. Η DNA πολυμεράση μπορεί να οριστεί ως ένα πανταχού παρόν ένζυμο που καταλύει τη σύνθεση DNA συμπληρωματικού προς το υπάρχον DNA σε ζωντανά κύτταρα. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στο E coli από τον Arthur Kornberg το 1955. Η αντιγραφή και η συντήρηση του DNA διέπονται κυρίως από τις πολυμεράσες του DNA στο κύτταρο. Η ανακάλυψη των DNA πολυμερασών βοήθησε πολλές τεχνικές της μοριακής βιολογίας. Είναι το ένζυμο που απαιτείται για τη σύνθεση νέων κλώνων DNA παρόμοιων με το αρχικό DNA των οργανισμών από νουκλεοτίδια κατά τη διάρκεια πολλών μοριακών βιολογικών τεχνικών όπως PCR, κλωνοποίηση γονιδίων, αλληλουχία γονιδίων, διάγνωση ασθενειών, γονιδιακή θεραπεία, ανάλυση πολυμορφισμού κ.λπ.
Οι πολυμεράσες DNA υπάρχουν σε πολλαπλές μορφές που διαφέρουν από το σχήμα και το μέγεθος. Ανήκουν σε πολλές οικογένειες: A, B, C, D, X, Y και RT. Οι προκαρυωτικές DNA πολυμεράσες ομαδοποιούνται σε πέντε διαφορετικές κατηγορίες και συγκεκριμένα, DNA πολυμεράση 1, DNA πολυμεράση 2, DNA πολυμεράση 3, DNA πολυμεράση 4 και DNA πολυμεράση 5. Οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί έχουν περίπου δεκαπέντε διαφορετικές πολυμεράσες DNA, συγκεκριμένα η πολυμεράση β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ και ν.
Εικόνα 01: DNA πολυμεράση
Όταν συντίθεται νέο DNA με DNA πολυμεράση, ξεκινά από το 3' άκρο και κατευθύνει τη σύνθεση προς το 5' άκρο προσθέτοντας νουκλεοτίδια κάθε φορά, συμπληρωματικά προς το πρότυπο DNA. Η DNA πολυμεράση χρειάζεται μια προϋπάρχουσα ομάδα 3' ΟΗ για να ξεκινήσει τη σύνθεση της αλυσίδας και διευκολύνεται από το μικρό θραύσμα DNA ή RNA που ονομάζεται εκκινητής. Η DNA πολυμεράση διαβάζει το πρότυπο DNA και μετακινείται από το άκρο 3' στο 5' άκρο, δημιουργώντας μια νέα αλυσίδα 5'-3' DNA.
Τι είναι η πολυμεράση DNA 1;
Η DNA πολυμεράση 1 (Pol 1) είναι ένα ένζυμο που βρίσκεται σε προκαρυώτες και βοηθά στην αντιγραφή του βακτηριακού DNA. Είναι ο πρώτος τύπος DNA πολυμεράσης που ανακαλύφθηκε από τον Arthur Kornberg το 1956. Αυτό το ένζυμο υπάρχει σε όλους τους προκαρυωτικούς οργανισμούς. Το Pol 1 κωδικοποιείται από το γονίδιο polA και αποτελείται από 928 αμινοξέα. Έχει δραστηριότητα εξωνουκλεάσης 5' έως 3'. Ως εκ τούτου, είναι δημοφιλές ως ένζυμο επιδιόρθωσης DNA παρά ως ένζυμο αντιγραφής DNA. Έχει επίσης την ικανότητα να καταλύει πολλαπλούς πολυμερισμούς πριν από την απελευθέρωση του προτύπου DNA και τη σύνδεση των θραυσμάτων Okazaki μαζί με την πλήρωση νέου DNA και την αφαίρεση εκκινητών RNA.
Το Pol 1 που απομονώθηκε από E Coli χρησιμοποιήθηκε εκτενώς σε μοριακές εφαρμογές. Ωστόσο, μόλις ανακαλύφθηκε το Taq Polymerase, αντικατέστησε το E Coli Pol 1 στην τεχνολογία PCR. Η πολυμεράση Taq είναι ένα είδος θερμοσταθερής πολυμεράσης DNA που ανήκει στο Pol 1.
Εικόνα 02: DNA Πολυμεράση 1
Τι είναι η πολυμεράση DNA 2;
Η DNA πολυμεράση 2 (Pol 2) είναι ένα προκαρυωτικό ένζυμο που καταλύει την αντιγραφή του DNA. Ανήκει στην οικογένεια πολυμεράσης Β και κωδικοποιείται από το gen polB. Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από το E Coli από τον Thomas Kornberg το 1970. Το Pol 2 είναι μια σφαιρική πρωτεΐνη που αποτελείται από 783 αμινοξέα. Έχει δραστικότητα εξωνουκλεάσης 3' έως 5' και δραστικότητα πολυμεράσης 5' έως 3'. Αλληλεπιδρά με τα ένζυμα της DNA πολυμεράσης 3 για να διατηρήσει την πιστότητα και την επεξεργασιμότητα της αντιγραφής του DNA. Το Pol 2 έχει επίσης τη δυνατότητα διόρθωσης του DNA που έχει πρόσφατα συντεθεί για ακρίβεια.
Εικόνα 03: DNA Πολυμεράση 2
Τι είναι η πολυμεράση DNA 3;
Η DNA πολυμεράση 3 (Pol 3) είναι το κύριο ένζυμο που καταλύει την αντιγραφή του DNA σε προκαρυώτες. Ανήκει στην οικογένεια C πολυμεράσης και κωδικοποιείται από το γονίδιο polC. Ανακαλύφθηκε από τον Thomas Kornberg το 1970. Το Pol 3 είναι συστατικό του πιρουνιού αντιγραφής και μπορεί να προσθέσει 1000 νουκλεοτίδια ανά δευτερόλεπτο στον νέο πολυμεριζόμενο κλώνο DNA.
Το Pol 3 είναι ένα ολοένζυμο που αποτελείται από δέκα διακριτές πρωτεΐνες και έχει τρία λειτουργικά μόρια, τα α, ε και θ. Τρία λειτουργικά μόρια του Pol 3 είναι ξεχωριστά υπεύθυνα για τρεις δράσεις του ενζύμου. Η υπομονάδα α διαχειρίζεται τον πολυμερισμό του DNA ενώ η ε διαχειρίζεται τη δραστηριότητα διόρθωσης της εξωνουκλεάσης του ενζύμου pol 3. Η υπομονάδα θ βοηθά την υπομονάδα ε για διόρθωση.
Εικόνα 04: Υπομονάδες DNA Πολυμεράσης 3
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της πολυμεράσης DNA 1 και 2 και 3;
DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymerase 1 | Η πολυμεράση 1 αποτελείται από 928 αμινοξέα. |
| Polymerase 2 | Η πολυμεράση 2 αποτελείται από 783 αμινοξέα. |
| Polymerase 3 | Η πολυμεράση 3 είναι ένα ολοένζυμο που αποτελείται από δέκα πρωτεΐνες διατεταγμένες σε τρεις λειτουργικές υπομονάδες. |
| Οικογένεια | |
| Polymerase 1 | Η πολυμεράση 1 ανήκει στην οικογένεια πολυμεράσης Α. |
| Polymerase 2 | Η πολυμεράση 2 ανήκει στην οικογένεια πολυμερασών Β. |
| Polymerase 3 | Η πολυμεράση 3 ανήκει στην οικογένεια πολυμεράσης C. |
| Κύρια λειτουργία | |
| Polymerase 1 | Αυτό είναι υπεύθυνο για την επιδιόρθωση του DNA και την αφαίρεση εκκινητών RNA. |
| Polymerase 2 | Αυτό είναι υπεύθυνο για τη διόρθωση, την πιστότητα και την επεξεργασιμότητα του νεοσχηματισμένου DNA |
| Polymerase 3 | Αυτό είναι υπεύθυνο για τον πολυμερισμό του DNA |
Σύνοψη – DNA Πολυμεράση 1 έναντι 2 έναντι 3
Η DNA πολυμεράση είναι μια σημαντική κατηγορία ενζύμων που βρίσκεται σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Η κύρια λειτουργία της πολυμεράσης DNA είναι η αντιγραφή του DNA. Είναι ικανό να συναρμολογεί νουκλεοτίδια και να συνθέτει νέο συμπληρωματικό DNA για το υπάρχον DNA. Αυτό το ένζυμο υπάρχει σε διάφορες μορφές που ποικίλλουν από το σχήμα και το μέγεθος. Η DNA πολυμεράση 1, 2 και 3 είναι προκαρυωτικές πολυμεράσες DNA που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA. Το Pol 1 καταλύει την αποκατάσταση βλαβών στο DNA. Το Pol 2 καταλύει την πιστότητα και την επεξεργασιμότητα της αντιγραφής του DNA. Το Pol 3 καταλύει τον πολυμερισμό DNA 5' έως 3'.
