Ключова разлика – ДНК полимераза 1 срещу 2 срещу 3
ДНК полимеразата е специална група от ензими, които участват в репликацията на ДНК на живи организми. Генетичната информация се предава от едно поколение на следващо поколение поради наличието на този ензим. Има различни форми на ензим ДНК полимераза, открити в еукариоти и прокариоти. ДНК полимераза 1, 2 и 3 се срещат само в прокариотни организми и играят различни роли в репликацията на ДНК. Ключовата разлика между ДНК полимераза 1 2 и 3 се основава главно на основната функция на всеки ензим. ДНК полимераза 3 е основният ензим, който катализира ДНК синтеза, докато ДНК полимераза 1 и 2 участват в поправянето и корекцията на ДНК.
Какво е ДНК полимераза?
Дублирането на ДНК е задължително за предаване на генетична информация от родител към потомство. Това се улеснява от специален ензим, наречен ДНК полимераза. ДНК полимеразата може да се определи като повсеместен ензим, който катализира синтеза на ДНК, комплементарна на съществуващата ДНК в живите клетки. За първи път е открит в E coli от Артър Корнберг през 1955 г. Репликацията и поддържането на ДНК се управляват главно от ДНК полимерази в клетката. Откриването на ДНК полимеразите помогна на много техники на молекулярната биология. Това е ензимът, необходим за синтезиране на нови ДНК вериги, подобни на оригиналната ДНК на организмите от нуклеотиди по време на много молекулярно-биологични техники, включително PCR, генно клониране, генно секвениране, диагностика на заболяване, генна терапия, анализ на полиморфизма и др.
ДНК полимеразите съществуват в множество форми, различаващи се по форма и размер. Те принадлежат към няколко семейства: A, B, C, D, X, Y и RT. Прокариотните ДНК полимерази са групирани в пет различни категории, а именно ДНК полимераза 1, ДНК полимераза 2, ДНК полимераза 3, ДНК полимераза 4 и ДНК полимераза 5. Еукариотните организми имат приблизително петнадесет различни ДНК полимерази, а именно полимераза β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ и ν.
Фигура 01: ДНК полимераза
Когато се синтезира нова ДНК от ДНК полимераза, тя започва от 3' края и насочва синтеза към 5' края чрез добавяне на нуклеотиди наведнъж, допълващи шаблонната ДНК. ДНК полимеразата се нуждае от предварително съществуваща 3' ОН група, за да инициира верижния синтез и се улеснява от малкия ДНК или РНК фрагмент, наречен праймер. ДНК полимеразата чете матричната ДНК и се придвижва от 3' край до 5' край, създавайки нова 5'-3' ДНК верига.
Какво е ДНК полимераза 1?
ДНК полимераза 1 (Pol 1) е ензим, открит в прокариотите, който помага при репликацията на бактериална ДНК. Това е първият тип ДНК полимераза, открита от Артър Корнберг през 1956 г. Този ензим присъства във всички прокариотни организми. Pol 1 е кодиран от гена polA и се състои от 928 аминокиселини. Има 5' до 3' екзонуклеазна активност; по този начин той е популярен като ензим за възстановяване на ДНК, а не като ензим за репликация на ДНК. Той също така има способността да катализира множество полимеризации преди освобождаването на матрицата на ДНК и свързването на Okazaki фрагменти заедно чрез запълване на нова ДНК и премахване на РНК праймери.
Pol 1, изолиран от E Coli, се използва широко в молекулярни приложения. Въпреки това, след като Taq полимераза беше открита, тя замени E Coli Pol 1 в PCR технологията. Taq полимеразата е нещо като термостабилна ДНК полимераза, принадлежаща към Pol 1.
Фигура 02: ДНК полимераза 1
Какво е ДНК полимераза 2?
ДНК полимераза 2 (Pol 2) е прокариотен ензим, който катализира репликацията на ДНК. Той принадлежи към семейството на полимераза B и е кодиран от gen polB. За първи път е открит от E Coli от Томас Корнберг през 1970 г. Pol 2 е глобуларен протеин, съставен от 783 аминокиселини. Има както 3' до 5' екзонуклеазна активност, така и 5' до 3' полимеразна активност. Той взаимодейства с ензимите ДНК полимераза 3, за да поддържа прецизността и процеса на репликация на ДНК. Pol 2 също има способността да коригира новосинтезираната ДНК за точност.
Фигура 03: ДНК полимераза 2
Какво е ДНК полимераза 3?
ДНК полимераза 3 (Pol 3) е основният ензим, който катализира репликацията на ДНК в прокариотите. Той принадлежи към семейството C полимераза и е кодиран от гена polC. Открит е от Томас Корнберг през 1970 г. Pol 3 е компонент на репликационната вилка и може да добавя 1000 нуклеотида в секунда към новополимеризиращата ДНК верига.
Pol 3 е холоензим, съставен от десет различни протеина и има три функционални молекули, а именно α, ε и θ. Три функционални молекули на Pol 3 са отделно отговорни за три действия на ензима. α субединицата управлява полимеризацията на ДНК, докато ε управлява екзонуклеазната коригираща активност на ензима pol 3. θ субединицата помага на ε субединицата за корекция.
Фигура 04: Субединици на ДНК полимераза 3
Каква е разликата между ДНК полимераза 1 и 2 и 3?
ДНК полимераза 1 срещу 2 срещу 3 |
|
| Полимераза 1 | Полимераза 1 е съставена от 928 аминокиселини. |
| Полимераза 2 | Полимераза 2 е съставена от 783 аминокиселини. |
| Полимераза 3 | Полимераза 3 е холоензим, съставен от десет протеина, подредени в три функционални субединици. |
| Семейство | |
| Полимераза 1 | Полимераза 1 принадлежи към семейство полимераза А. |
| Полимераза 2 | Полимераза 2 принадлежи към семейство полимераза B. |
| Полимераза 3 | Полимераза 3 принадлежи към семейството полимераза C. |
| Основна функция | |
| Полимераза 1 | Това е отговорно за възстановяването на ДНК и премахването на праймерите на РНК. |
| Полимераза 2 | Това е отговорно за корекцията, точността и процесите на новоформираната ДНК |
| Полимераза 3 | Това е отговорно за полимеризацията на ДНК |
Обобщение – ДНК полимераза 1 срещу 2 срещу 3
ДНК полимеразата е важен клас ензими, открит във всички живи организми. Основната функция на ДНК полимеразата е репликацията на ДНК. Той е способен да сглобява нуклеотиди и да синтезира нова комплементарна ДНК за съществуваща ДНК. Този ензим съществува в различни форми, вариращи от форма и размер. ДНК полимераза 1, 2 и 3 са прокариотни ДНК полимерази, участващи в репликацията на ДНК. Pol 1 катализира възстановяването на уврежданията на ДНК. Pol 2 катализира верността и процеса на репликация на ДНК. Pol 3 катализира 5' до 3' ДНК полимеризация.
