Ключевая разница - ДНК-полимераза 1, 2 и 3
ДНК-полимераза представляет собой особую группу ферментов, которые участвуют в репликации ДНК живых организмов. Генетическая информация передается от одного поколения к следующему благодаря наличию этого фермента. Существуют различные формы фермента ДНК-полимеразы, обнаруженные у эукариот и прокариот. ДНК-полимераза 1, 2 и 3 обнаружены только у прокариотических организмов, и они играют разные роли в репликации ДНК. Ключевое различие между ДНК-полимеразой 1, 2 и 3 в основном зависит от основной функции каждого фермента. ДНК-полимераза 3 является основным ферментом, катализирующим синтез ДНК, тогда как ДНК-полимераза 1 и 2 участвуют в восстановлении и корректуре ДНК.
Что такое ДНК-полимераза?
Дупликация ДНК необходима для передачи генетической информации от родителей к потомству. Этому способствует специальный фермент, называемый ДНК-полимеразой. ДНК-полимеразу можно определить как вездесущий фермент, который катализирует синтез ДНК, комплементарной существующей ДНК в живых клетках. Впервые он был обнаружен в кишечной палочке Артуром Корнбергом в 1955 году. Репликация и поддержание ДНК в основном регулируются ДНК-полимеразами в клетке. Открытие ДНК-полимераз помогло многим методам молекулярной биологии. Это фермент, необходимый для синтеза новых цепей ДНК, подобных исходной ДНК организмов, из нуклеотидов с помощью многих молекулярно-биологических методов, включая ПЦР, клонирование генов, секвенирование генов, диагностику заболеваний, генную терапию, анализ полиморфизма и т. д.
ДНК-полимеразы существуют во множестве форм, отличающихся формой и размером. Они принадлежат к нескольким семействам: A, B, C, D, X, Y и RT. Прокариотические ДНК-полимеразы сгруппированы в пять различных категорий, а именно: ДНК-полимераза 1, ДНК-полимераза 2, ДНК-полимераза 3, ДНК-полимераза 4 и ДНК-полимераза 5. Эукариотические организмы имеют примерно пятнадцать различных ДНК-полимераз, а именно полимеразу β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ и ν.
Рисунок 01: ДНК-полимераза
При синтезе новой ДНК с помощью ДНК-полимеразы она начинает с 3'-конца и направляет синтез к 5'-концу, добавляя нуклеотиды за раз, комплементарные ДНК-матрице. ДНК-полимеразе нужна уже существующая 3'-группа ОН, чтобы инициировать синтез цепи, и этому способствует небольшой фрагмент ДНК или РНК, называемый праймером. ДНК-полимераза считывает ДНК-матрицу и перемещается от 3’-конца к 5’-концу, создавая новую 5’-3’-нить ДНК.
Что такое ДНК-полимераза 1?
ДНК-полимераза 1 (Pol 1) - это фермент, обнаруженный у прокариот, который помогает в репликации бактериальной ДНК. Это первый тип ДНК-полимеразы, открытый Артуром Корнбергом в 1956 году. Этот фермент присутствует во всех прокариотических организмах. Pol 1 кодируется геном polA и состоит из 928 аминокислот. Он обладает экзонуклеазной активностью от 5’ до 3’; таким образом, он популярен как фермент, восстанавливающий ДНК, а не как фермент, реплицирующий ДНК. Он также обладает способностью катализировать множественные полимеризации перед высвобождением матричной ДНК и соединением фрагментов Окадзаки путем заполнения новой ДНК и удаления праймеров РНК.
Pol 1, выделенный из кишечной палочки, широко использовался в молекулярных приложениях. Однако, как только Taq-полимераза была открыта, она заменила E Coli Pol 1 в технологии ПЦР. Taq-полимераза представляет собой разновидность термостабильной ДНК-полимеразы, принадлежащей Pol 1.
Рисунок 02: ДНК-полимераза 1
Что такое ДНК-полимераза 2?
ДНК-полимераза 2 (Pol 2) представляет собой прокариотический фермент, катализирующий репликацию ДНК. Он принадлежит к семейству полимераз B и кодируется геном polB. Впервые он был обнаружен в кишечной палочке Томасом Корнбергом в 1970 году. Pol 2 представляет собой глобулярный белок, состоящий из 783 аминокислот. Он обладает экзонуклеазной активностью от 3’ до 5’ и полимеразной активностью от 5’ до 3’. Он взаимодействует с ферментами ДНК-полимеразы 3, чтобы поддерживать точность и процессность репликации ДНК. Pol 2 также имеет возможность проверять правильность вновь синтезированной ДНК.
Рисунок 03: ДНК-полимераза 2
Что такое ДНК-полимераза 3?
ДНК-полимераза 3 (Pol 3) является основным ферментом, катализирующим репликацию ДНК у прокариот. Он принадлежит к семейству полимераз C и кодируется геном polC. Он был открыт Томасом Корнбергом в 1970 году. Pol 3 является компонентом репликационной вилки и может добавлять 1000 нуклеотидов в секунду к вновь полимеризующейся цепи ДНК.
Pol 3 представляет собой холофермент, состоящий из десяти различных белков и трех функциональных молекул, а именно α, ε и θ. Три функциональные молекулы Pol 3 по отдельности отвечают за три действия фермента. Субъединица α управляет полимеризацией ДНК, а ε управляет экзонуклеазной корректирующей активностью фермента pol 3. Субъединица θ помогает субъединице ε для корректуры.
Рисунок 04: Субъединицы ДНК-полимеразы 3
В чем разница между ДНК-полимеразой 1 и 2 и 3?
ДНК-полимераза 1 против 2 против 3 |
|
| Полимераза 1 | Полимераза 1 состоит из 928 аминокислот. |
| Полимераза 2 | Полимераза 2 состоит из 783 аминокислот. |
| Полимераза 3 | Полимераза 3 представляет собой холофермент, состоящий из десяти белков, объединенных в три функциональные субъединицы. |
| Семья | |
| Полимераза 1 | Полимераза 1 принадлежит к семейству полимераз A. |
| Полимераза 2 | Полимераза 2 принадлежит к семейству полимераз B. |
| Полимераза 3 | Полимераза 3 принадлежит к семейству полимераз C. |
| Основная функция | |
| Полимераза 1 | Отвечает за репарацию ДНК и удаление праймеров РНК. |
| Полимераза 2 | Отвечает за корректуру, точность и процессность новообразованной ДНК |
| Полимераза 3 | Отвечает за полимеризацию ДНК |
Резюме – ДНК-полимераза 1, 2 и 3
ДНК-полимераза является важным классом ферментов, присутствующих во всех живых организмах. Основная функция ДНК-полимеразы - репликация ДНК. Он способен собирать нуклеотиды и синтезировать новую комплементарную ДНК для существующей ДНК. Этот фермент существует в различных формах, различающихся по форме и размеру. ДНК-полимеразы 1, 2 и 3 представляют собой прокариотические ДНК-полимеразы, участвующие в репликации ДНК. Pol 1 катализирует восстановление повреждений ДНК. Pol 2 катализирует точность и процессность репликации ДНК. Pol 3 катализирует полимеризацию ДНК от 5’ до 3’.
