De DNA-polymeras Det är ett enzym som ansvarar för att katalysera polymerisationen av den nya DNA-strängen under replikationen av denna molekyl. Dess huvudsakliga funktion är att para trifosfatdeoxiribonukleotiderna med de i mallkedjan. Deltar också i DNA-reparation.
Detta enzym möjliggör korrekt parning mellan DNA-baserna i mallsträngen och den nya, enligt schemat av A parar det med T och G med C.
DNA-replikationsprocessen måste vara effektiv och måste utföras snabbt, så DNA-polymeras fungerar genom att tillsätta cirka 700 nukleotider per sekund och gör bara ett misstag var 10: e9 eller 1010 införlivade nukleotider.
Det finns olika typer av DNA-polymeras. Dessa varierar både i eukaryoter och prokaryoter, och var och en har en specifik roll i DNA-replikering och reparation..
Det är möjligt att ett av de första enzymerna som dyker upp i evolutionen var polymeraser, eftersom förmågan att replikera genomet exakt är ett inneboende krav för utveckling av organismer..
Upptäckten av detta enzym krediteras Arthur Kornberg och hans kollegor. Denna forskare identifierade DNA-polymeras I (Pol I) 1956 medan han arbetade med Escherichia coli. På samma sätt var det Watson och Crick som föreslog att detta enzym skulle kunna producera trogna kopior av DNA-molekylen..
Artikelindex
Prokaryota organismer (organismer utan en riktig kärna, avgränsad av ett membran) har tre huvudsakliga DNA-polymeraser, vanligtvis förkortade som pol I, II och III.
DNA-polymeras I deltar i DNA-replikering och -reparation och har exonukleasaktivitet i båda riktningarna. Detta enzyms roll i replikering anses vara sekundär.
II deltar i DNA-reparation och dess exonukleasaktivitet är i 3'-5'-mening. III deltar i DNA-replikering och revision, och som det tidigare enzymet har det exonukleasaktivitet i 3'-5'-mening.
Eukaryoter (organismer med en sann kärna, avgränsad av ett membran) har fem DNA-polymeraser, namngivna med bokstäver i det grekiska alfabetet: α, β, γ, δ och ε.
Polymeras γ ligger i mitokondrierna och ansvarar för replikering av genetiskt material i denna cellorganell. Däremot finns de andra fyra i cellkärnan och är involverade i DNA-replikering av kärnkraft..
Α-, δ- och ε-varianterna är de mest aktiva i celldelningsprocessen, vilket tyder på att deras huvudfunktion är förknippad med produktion av DNA-kopior..
DNA-polymeras β uppvisar å sin sida toppar av aktivitet i celler som inte delar sig, så det antas att dess huvudfunktion är förknippad med DNA-reparation..
Olika experiment har lyckats verifiera hypotesen att de mest associerar α, δ och ε polymeraser med DNA-replikering. Typerna γ, δ och ε har 3'-5 'exonukleasaktivitet.
Nya sekvenseringsmetoder har lyckats identifiera ett stort antal DNA-polymerasfamiljer. I archaea har specifikt en familj av enzymer, som kallas D-familjen, identifierats som är unika för denna grupp av organismer..
DNA är molekylen som bär all genetisk information i en organism. Den består av ett socker, en kvävehaltig bas (adenin, guanin, cytosin och tymin) och en fosfatgrupp.
Under processerna med celldelning, som ständigt sker, måste DNA kopieras snabbt och exakt - specifikt i S-fasen i cellcykeln. Denna process där cellen kopierar DNA är känd som replikering.
Strukturellt består DNA-molekylen av två strängar som bildar en helix. Under replikationsprocessen separerar dessa och fungerar var och en som en mall för bildandet av en ny molekyl. Således passerar de nya trådarna till dottercellerna under celldelningsprocessen..
Eftersom varje sträng fungerar som en mall sägs DNA-replikering vara halvkonservativ - i slutet av processen består den nya molekylen av en ny och en gammal sträng. Denna process beskrevs 1958 av forskarna Meselson och Stahl med användning av isopoter.
DNA-replikering kräver en serie enzymer som katalyserar processen. Bland dessa proteinmolekyler sticker DNA-polymeras ut.
För att DNA-syntes ska ske krävs de nödvändiga substraten för processen: deoxiribonukleotidtrifosfat (dNTP)
Reaktionsmekanismen involverar en nukleofil attack av hydroxylgruppen vid 3'-änden av den växande strängen på alfa-fosfat av de komplementära dNTP: erna, vilket eliminerar ett pyrofosfat. Detta steg är mycket viktigt, eftersom energin för polymerisation kommer från hydrolysen av dNTP: erna och det resulterande pyrofosfatet..
Pol III eller alfa binder till primern (se egenskaper hos polymeraser) och börjar tillsätta nukleotider. Epsilon förlänger ledningskedjan och delta förlänger den fördröjda strängen.
Alla kända DNA-polymeraser delar två väsentliga egenskaper associerade med replikationsprocessen.
Först syntetiserar alla polymeraser DNA-strängen i 5'-3'-riktningen och adderar dNTP: erna till hydroxylgruppen i den växande kedjan..
För det andra kan DNA-polymeraser inte börja syntetisera en ny sträng ur luften. De behöver ett ytterligare element känt som en primer eller primer, som är en molekyl som består av några nukleotider som ger en fri hydroxylgrupp, där polymeraset kan förankra sig själv och börja sin aktivitet..
Detta är en av de grundläggande skillnaderna mellan DNA- och RNA-polymeraser, eftersom de senare kan initiera syntesen av en kedja de novo.
Den första egenskapen hos DNA-polymeraser som nämns i föregående avsnitt representerar en komplikation för semi-konservativ replikering. Eftersom de två DNA-strängarna kör antiparallellt syntetiseras en av dem diskontinuerligt (den som skulle behöva syntetiseras i 3'-5'-riktningen).
I den fördröjda strängen inträffar diskontinuerlig syntes genom den normala aktiviteten av polymeraset, 5'-3 ', och de resulterande fragmenten - kända i litteraturen som Okazaki-fragment - är kopplade av ett annat enzym, ligas.
DNA exponeras ständigt för faktorer, både endogena och exogena, som kan skada det. Dessa skador kan blockera replikering och ackumuleras, vilket påverkar generns uttryck och genererar problem i de olika cellulära processerna.
Förutom dess roll i DNA-replikeringsprocessen är polymeras också en nyckelkomponent i DNA-reparationsmekanismer. De kan också fungera som sensorer i cellcykeln som förhindrar inträde i delningsfasen om DNA skadas..
Tack vare kristallografiska studier har för närvarande strukturerna för olika polymeraser belysts. Baserat på deras primära sekvens grupperas polymeraser i familjer: A, B, C, X och Y.
Vissa aspekter är vanliga för alla polymeraser, särskilt de som är relaterade till enzymets katalytiska centra.
Dessa inkluderar två viktiga aktiva platser som har metalljoner, med två aspartatrester och en variabel rest - antingen aspartat eller glutamat, som koordinerar metallerna. Det finns en annan serie laddade rester som omger det katalytiska centrumet och konserveras i de olika polymeraserna.
I prokaryoter är DNA-polymeras I en 103 kd polypeptid, II är en 88 kd polypeptid och III består av tio underenheter..
I eukaryoter är enzymerna större och mer komplexa: α består av fem enheter, β och γ av en underenhet, δ av två underenheter och ε av 5..
Polymeraskedjereaktionen (PRC) är en metod som används i alla molekylärbiologiska laboratorier, tack vare dess användbarhet och enkelhet. Syftet med denna metod är att massivt förstärka en DNA-molekyl av intresse.
För att uppnå detta använder biologer ett DNA-polymeras som inte skadas av värme (höga temperaturer är avgörande för denna process) för att förstärka molekylen. Resultatet av denna process är ett stort antal DNA-molekyler som kan användas för olika ändamål..
Ett av de mest framstående kliniska verktygen för tekniken är dess användning vid medicinsk diagnos. PRC kan användas för att kontrollera patienter med avseende på patogena bakterier och virus..
Ett betydande antal läkemedel syftar till att avkorta mekanismerna för DNA-replikering i den patogena organismen, vare sig det är ett virus eller en bakterie..
I något av detta är målet hämning av DNA-polymerasaktivitet. Till exempel inaktiverar det kemoterapeutiska läkemedlet cytarabin, även kallat cytosin arabinosid, DNA-polymeras.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.