Polimerase DNA

Langkah 2 Replikasi DNA: Penciptaan rantai baru dengan polimere DNA. Sumber: Christinelmiller, CC By-SA 4.0, Wikimedia Commons

Apakah polimerase DNA?

The Polimerase DNA Ia adalah enzim yang bertanggungjawab untuk memangkinkan pempolimeran helai DNA baru semasa replikasi molekul ini. Fungsi utamanya adalah berpasangan. Juga mengambil bahagian dalam pembaikan DNA.

Enzim ini membolehkan perlawanan yang betul antara pangkalan DNA rantai acuan dan yang baru, mengikuti skema A adalah jelas dengan T, dan G dengan C.

Proses replikasi DNA mestilah berkesan dan harus dilakukan dengan cepat, jadi polimerase DNA bertindak dengan menambahkan kira -kira 700 nukleotida sesaat dan hanya membuat satu kesilapan setiap 10⁹ atau 10¹⁰ menggabungkan nukleotida.

Terdapat pelbagai jenis polimerase DNA. Ini berbeza -beza dalam eukariota dan prokariot, dan masing -masing mempunyai peranan khusus dalam replikasi dan pembaikan DNA.

Lelaki

Prokariot

Organisma prokariotik (organisma tanpa nukleus yang benar, yang dibatasi oleh membran) mempunyai tiga DNA polimerase utama, biasanya disingkat sebagai Pol I, II dan III.

DNA Polymerase I mengambil bahagian dalam replikasi dan pembaikan DNA dan mempunyai aktiviti exonuclease di kedua -dua arah. Dianggap bahawa peranan enzim ini dalam replikasi adalah sekunder.

II mengambil bahagian dalam pembaikan DNA dan aktiviti exonuclease dalam erti kata 3'-5 '. III mengambil bahagian dalam replikasi dan kajian semula DNA, dan juga enzim sebelumnya, ia membentangkan aktiviti exonuclease dalam rasa 3'-5 '.

Eucarotas

Eukariot (organisma dengan nukleus yang benar, yang dibatasi oleh membran) mempunyai lima DNA polimerase, yang dipanggil dengan huruf abjad Yunani: α, β, γ, δ dan ε.

Boleh melayani anda: pengoksidaan beta asid lemak: langkah, tindak balas, produk, peraturan

Polimerase γ terletak di mitokondria dan bertanggungjawab untuk replikasi bahan genetik dalam organel selular ini. Sebaliknya, empat yang lain berada di teras sel dan terlibat dalam replikasi DNA nuklear.

Varian α, δ dan ε adalah yang paling aktif dalam proses pembahagian sel, yang menunjukkan bahawa fungsi utama mereka dikaitkan dengan pengeluaran salinan DNA.

Sementara itu, polimerase DNA β, menyajikan puncak aktiviti dalam sel yang tidak dibahagikan, jadi diandaikan bahawa fungsi utamanya dikaitkan dengan pembaikan DNA.

Eksperimen yang berbeza telah berjaya mengesahkan hipotesis yang kebanyakannya dikaitkan dengan polimerase α, δ dan ε dengan replikasi DNA. Jenis γ, δ dan ε sekarang aktiviti exonuclease 3'-5 '.

Archaeas

Kaedah penjujukan baru telah berjaya mengenal pasti pelbagai jenis keluarga polimerase DNA. Di gerbang, khususnya, keluarga enzim, yang dipanggil keluarga d, telah dikenal pasti, yang unik untuk kumpulan organisma ini.

Fungsi

Replikasi DNA

Replikasi DNA memerlukan satu siri enzim yang memangkin proses. Antara molekul protein ini, polimerase DNA menonjol.

Semua polimerase yang diketahui DNA berkongsi dua sifat penting yang berkaitan dengan proses replikasi.

• Pertama, semua polimerase mensintesis helai DNA dalam arah 5'-3 ', menambah DNT ke kumpulan hidroksil rantai yang semakin meningkat.
• Kedua, DNA Polimerase tidak dapat mensintesis rantaian baru yang tidak ada. Mereka memerlukan elemen tambahan yang dikenali sebagai pertama atau penyebaran, yang merupakan molekul yang dibentuk oleh beberapa nukleotida yang diberikan oleh kumpulan hidroksil percuma, di mana polimerase dapat berlabuh dan memulakan aktivitinya. Ini adalah salah satu perbezaan asas antara polimerase DNA dan RNA, kerana yang terakhir dapat memulakan sintesis rantai daripada Novo.

Pembaikan DNA

DNA sentiasa terdedah kepada faktor, baik endogen dan eksogen, yang boleh merosakkannya. Kerosakan ini dapat menyekat replikasi dan terkumpul, sehingga mereka mempengaruhi ekspresi gen, menghasilkan masalah dalam pelbagai proses selular.

Boleh melayani anda: Coklat agar

Sebagai tambahan kepada fungsinya dalam proses replikasi DNA, polimerase juga merupakan komponen utama mekanisme pembaikan DNA. Mereka juga boleh bertindak sebagai sensor dalam kitaran sel yang menghalang pintu masuk ke fasa pembahagian jika DNA rosak.

Struktur

Pada masa ini, terima kasih kepada kajian crystallography, mungkin untuk menjelaskan struktur pelbagai polimerase. Berdasarkan urutan utama mereka, polimerase dikumpulkan ke dalam keluarga: A, B, C, X dan Y.

Beberapa aspek adalah perkara biasa bagi semua polimerase, terutamanya yang berkaitan dengan pusat pemangkin enzim.

Ini termasuk dua tapak aktif utama yang mempunyai ion logam, dengan dua sisa aspartat dan sisa pembolehubah, sama ada aspartat atau glutamat, yang menyelaraskan logam. Terdapat satu lagi siri sisa yang dimuatkan di sekitar pusat pemangkin dan dipelihara dalam polimerase yang berbeza.

Dalam prokariot, polimerase DNA I adalah polipeptida 103 kD, II adalah polipeptida 88 kD dan III terdiri daripada sepuluh subunit.

Dalam eukariota, enzim lebih besar dan lebih kompleks: α dibentuk oleh lima unit, β dan γ untuk subunit, δ untuk dua subunit, dan ε oleh 5 by 5.

Aplikasi

PRC

Reaksi rantai polimerase (PRC) adalah kaedah yang digunakan dalam semua makmal biologi molekul, terima kasih kepada kegunaan dan kesederhanaannya. Objektif kaedah ini adalah untuk secara besar -besaran menguatkan molekul DNA yang menarik.

Untuk mencapai matlamat ini, ahli biologi menggunakan DNA polimerase yang tidak rosak oleh haba (suhu tinggi sangat diperlukan untuk proses ini) untuk menguatkan molekul. Hasil dari proses ini adalah jumlah molekul DNA yang tinggi yang dapat digunakan dengan tujuan yang berbeza.

Boleh melayani anda: Alfa Amilasa: Ciri -ciri, Struktur, Fungsi

Salah satu keuntungan klinikal yang paling cemerlang dalam teknik ini ialah penggunaannya dalam diagnosis perubatan. PRC boleh digunakan untuk memeriksa kehadiran bakteria patogen dan virus pada pesakit, seperti dalam kes coronavirus.

Antibiotik dan ubat antitumor

Sebilangan besar ubat yang bertujuan.

Dalam beberapa perkara ini, putih adalah perencatan aktiviti polimerase DNA. Sebagai contoh, ubat kemoterapi Citarabina, juga dikenali sebagai sitosin arabinosida, melumpuhkan polimere DNA.

Rujukan

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a.D., Lewis, J., Raff, m.,... & Walter, p. Biologi sel penting. Sains Garland.
2. Cann, i. K., & Ishino, dan. Replikasi DNA Archaeal: Mengenal pasti kepingan untuk menyelesaikan teka -teki. Genetik.
3. Cooper, g. M., & Hausman, r. Dan. Sel: pendekatan molekul. Medicinska Naklada.