Kľúčový rozdiel – DNA polymeráza 1 vs 2 vs 3
DNA polymeráza je špeciálna skupina enzýmov, ktoré sa podieľajú na replikácii DNA živých organizmov. Genetická informácia sa vďaka prítomnosti tohto enzýmu prenáša z generácie na generáciu. V eukaryotoch a prokaryotoch existujú rôzne formy enzýmu DNA polymerázy. DNA polymeráza 1, 2 a 3 sa nachádza iba v prokaryotických organizmoch a zohrávajú rôzne úlohy pri replikácii DNA. Kľúčový rozdiel medzi DNA polymerázou 1 2 a 3 závisí hlavne od hlavnej funkcie každého enzýmu. DNA polymeráza 3 je hlavným enzýmom, ktorý katalyzuje syntézu DNA, zatiaľ čo DNA polymeráza 1 a 2 sa podieľajú na oprave a korektúre DNA.
Čo je DNA polymeráza?
Duplikácia DNA je nevyhnutná na prenos genetickej informácie z rodiča na potomka. Tomu napomáha špeciálny enzým nazývaný DNA polymeráza. DNA polymerázu možno definovať ako všadeprítomný enzým, ktorý katalyzuje syntézu DNA komplementárnej k existujúcej DNA v živých bunkách. Prvýkrát bol objavený v E coli Arthurom Kornbergom v roku 1955. Replikáciu a udržiavanie DNA riadia hlavne DNA polymerázy v bunke. Objav DNA polymeráz pomohol mnohým technikám molekulárnej biológie. Je to enzým potrebný na syntézu nových reťazcov DNA podobných pôvodnej DNA organizmov z nukleotidov počas mnohých molekulárnych biologických techník vrátane PCR, klonovania génov, sekvenovania génov, diagnostiky chorôb, génovej terapie, analýzy polymorfizmu atď.
DNA polymerázy existujú vo viacerých formách, ktoré sa líšia tvarom a veľkosťou. Patria do niekoľkých rodín: A, B, C, D, X, Y a RT. Prokaryotické DNA polymerázy sú zoskupené do piatich rôznych kategórií, a to DNA polymeráza 1, DNA polymeráza 2, DNA polymeráza 3, DNA polymeráza 4 a DNA polymeráza 5. Eukaryotické organizmy majú približne pätnásť rôznych DNA polymeráz, konkrétne polymerázu β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ a ν.
Obrázok 01: DNA polymeráza
Pri syntéze novej DNA pomocou DNA polymerázy sa začína od 3' konca a smeruje syntéza k 5' koncu pridávaním nukleotidov naraz, komplementárnych k templátovej DNA. DNA polymeráza potrebuje už existujúcu 3'OH skupinu na spustenie syntézy reťazca a je uľahčená malým fragmentom DNA alebo RNA nazývaným primér. DNA polymeráza číta templátovú DNA a pohybuje sa z 3' konca na 5' koniec, čím vytvára nové 5'-3' vlákno DNA.
Čo je DNA polymeráza 1?
DNA polymeráza 1 (Pol 1) je enzým nachádzajúci sa v prokaryotoch, ktorý pomáha pri replikácii bakteriálnej DNA. Je to prvý typ DNA polymerázy, ktorý objavil Arthur Kornberg v roku 1956. Tento enzým je prítomný vo všetkých prokaryotických organizmoch. Pol 1 je kódovaný génom polA a skladá sa z 928 aminokyselín. Má 5' až 3' exonukleázovú aktivitu; preto je populárny skôr ako enzým na opravu DNA než ako enzým replikujúci DNA. Má tiež schopnosť katalyzovať viacnásobné polymerizácie pred uvoľnením templátovej DNA a spájaním Okazakiho fragmentov vyplnením novej DNA a odstránením RNA primerov.
Pol 1 izolovaný z E Coli sa vo veľkej miere používal v molekulárnych aplikáciách. Akonáhle však bola objavená Taq polymeráza, nahradila E Coli Pol 1 v technológii PCR. Taq polymeráza je druh termostabilnej DNA polymerázy patriacej do Pol 1.
Obrázok 02: DNA polymeráza 1
Čo je DNA polymeráza 2?
DNA polymeráza 2 (Pol 2) je prokaryotický enzým, ktorý katalyzuje replikáciu DNA. Patrí do rodiny polymerázy B a je kódovaný génom polB. Prvýkrát ho objavil z E Coli Thomas Kornberg v roku 1970. Pol 2 je globulárny proteín zložený zo 783 aminokyselín. Má 3' až 5' exonukleázovú aktivitu a 5' až 3' polymerázovú aktivitu. Interaguje s enzýmami DNA polymerázy 3, aby sa zachovala vernosť a procesivita replikácie DNA. Pol 2 má tiež schopnosť skontrolovať presnosť novo syntetizovanej DNA.
Obrázok 03: DNA polymeráza 2
Čo je DNA polymeráza 3?
DNA polymeráza 3 (Pol 3) je hlavný enzým, ktorý katalyzuje replikáciu DNA v prokaryotoch. Patrí do rodiny C polymerázy a je kódovaný génom polC. Objavil ho Thomas Kornberg v roku 1970. Pol 3 je súčasťou replikačnej vidlice a môže pridať 1000 nukleotidov za sekundu k novo polymerizujúcemu reťazcu DNA.
Pol 3 je holoenzým zložený z desiatich rôznych proteínov a má tri funkčné molekuly, konkrétne α, ε a θ. Tri funkčné molekuly Pol 3 sú oddelene zodpovedné za tri účinky enzýmu. Podjednotka α riadi polymerizáciu DNA, zatiaľ čo podjednotka ε riadi aktivitu enzýmu pol 3 na korektúru exonukleázy. Podjednotka θ pomáha podjednotke ε pri korektúre.
Obrázok 04: Podjednotky DNA polymerázy 3
Aký je rozdiel medzi DNA polymerázou 1 a 2 a 3?
DNA polymeráza 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymeráza 1 | Polymeráza 1 sa skladá z 928 aminokyselín. |
| Polymeráza 2 | Polymeráza 2 sa skladá zo 783 aminokyselín. |
| Polymeráza 3 | Polymeráza 3 je holoenzým zložený z desiatich proteínov usporiadaných do troch funkčných podjednotiek. |
| Rodina | |
| Polymeráza 1 | Polymeráza 1 patrí do skupiny polymeráz A. |
| Polymeráza 2 | Polymeráza 2 patrí do skupiny polymeráz B. |
| Polymeráza 3 | Polymeráza 3 patrí do rodiny polymeráz C. |
| Hlavná funkcia | |
| Polymeráza 1 | Toto je zodpovedné za opravu DNA a odstránenie RNA primerov. |
| Polymeráza 2 | Toto je zodpovedné za korektúry, vernosť a procesnosť novovytvorenej DNA |
| Polymeráza 3 | Toto je zodpovedné za polymerizáciu DNA |
Zhrnutie – DNA polymeráza 1 vs 2 vs 3
DNA polymeráza je dôležitá trieda enzýmov, ktorá sa nachádza vo všetkých živých organizmoch. Hlavnou funkciou DNA polymerázy je replikácia DNA. Je schopný zostaviť nukleotidy a syntetizovať novú komplementárnu DNA pre existujúcu DNA. Tento enzým existuje v rôznych formách, ktoré sa líšia od tvaru a veľkosti. DNA polymeráza 1, 2 a 3 sú prokaryotické DNA polymerázy zapojené do replikácie DNA. Pol 1 katalyzuje opravu poškodení DNA. Pol 2 katalyzuje vernosť a procesnosť replikácie DNA. Pol 3 katalyzuje 5' až 3' polymerizáciu DNA.
