Ključna razlika – DNA polimeraza 1 nasuprot 2 nasuprot 3
DNA polimeraza je posebna skupina enzima koji su uključeni u replikaciju DNA živih organizama. Genetske informacije prenose se s jedne generacije na sljedeću zahvaljujući prisutnosti ovog enzima. Postoje različiti oblici enzima DNA polimeraze koji se nalaze u eukariotima i prokariotima. DNA polimeraze 1, 2 i 3 nalaze se samo u prokariotskim organizmima i igraju različite uloge u replikaciji DNA. Ključna razlika između DNA polimeraze 1 2 i 3 uglavnom se oslanja na glavnu funkciju svakog enzima. DNA polimeraza 3 je glavni enzim koji katalizira sintezu DNA, dok su DNA polimeraze 1 i 2 uključene u popravak i lektoriranje DNA.
Što je DNA polimeraza?
Dupliciranje DNK je neophodno za prijenos genetskih informacija od roditelja do potomka. To je omogućeno posebnim enzimom DNA polimerazom. DNA polimeraza se može definirati kao sveprisutni enzim koji katalizira sintezu DNA komplementarne postojećoj DNA u živim stanicama. Prvi put ga je u E coli otkrio Arthur Kornberg 1955. Replikacijom i održavanjem DNK uglavnom upravljaju DNK polimeraze u stanici. Otkriće DNA polimeraza pomoglo je mnogim tehnikama molekularne biologije. To je enzim potreban za sintezu novih DNK lanaca sličnih originalnoj DNK organizama iz nukleotida tijekom mnogih molekularno bioloških tehnika uključujući PCR, kloniranje gena, sekvenciranje gena, dijagnozu bolesti, gensku terapiju, analizu polimorfizma itd.
DNA polimeraze postoje u više oblika koji se razlikuju po obliku i veličini. Pripadaju nekoliko porodica: A, B, C, D, X, Y i RT. Prokariotske DNA polimeraze grupirane su u pet različitih kategorija, a to su DNA polimeraza 1, DNA polimeraza 2, DNA polimeraza 3, DNA polimeraza 4 i DNA polimeraza 5. Eukariotski organizmi imaju približno petnaest različitih DNA polimeraza, naime polimeraze β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ i ν.
Slika 01: DNA polimeraza
Kada sintetizira novu DNK pomoću DNK polimeraze, ona počinje od 3’ kraja i usmjerava sintezu prema 5’ kraju dodavanjem nukleotida u isto vrijeme, komplementarno DNK uzorku. DNA polimeraza treba već postojeću 3’ OH skupinu za pokretanje lančane sinteze, a olakšava ju mali DNA ili RNA fragment koji se naziva početnica. DNA polimeraza čita predložak DNA i kreće se od 3' kraja do 5' kraja, stvarajući novi 5'-3' DNA lanac.
Što je DNA polimeraza 1?
DNA polimeraza 1 (Pol 1) je enzim koji se nalazi u prokariotima i pomaže u replikaciji bakterijske DNA. To je prva vrsta DNA polimeraze koju je otkrio Arthur Kornberg 1956. Ovaj enzim prisutan je u svim prokariotskim organizmima. Pol 1 je kodiran genom polA i sastoji se od 928 aminokiselina. Ima 5’ do 3’ egzonukleaznu aktivnost; stoga je popularan kao enzim za popravak DNK, a ne kao enzim za replikaciju DNK. Također ima sposobnost kataliziranja višestrukih polimerizacija prije otpuštanja predloška DNA i povezivanja Okazakijevih fragmenata zajedno ispunjavanjem nove DNA i uklanjanjem RNA početnica.
Pol 1 izoliran iz E Coli intenzivno se koristio u molekularnim primjenama. Međutim, kada je Taq polimeraza otkrivena, zamijenila je E Coli Pol 1 u PCR tehnologiji. Taq polimeraza je vrsta termostabilne DNA polimeraze koja pripada Pol 1.
Slika 02: DNK polimeraza 1
Što je DNA polimeraza 2?
DNA polimeraza 2 (Pol 2) je prokariotski enzim koji katalizira replikaciju DNA. Pripada obitelji polimeraze B i kodiran je genom polB. Prvi put ga je iz E Coli otkrio Thomas Kornberg 1970. Pol 2 je globularni protein sastavljen od 783 aminokiseline. Ima i aktivnost 3’ do 5’ egzonukleaze i aktivnost 5’ do 3’ polimeraze. U interakciji je s enzimima DNA polimeraze 3 kako bi održao vjernost i procesnost replikacije DNA. Pol 2 također ima mogućnost lektoriranja novosintetizirane DNK radi točnosti.
Slika 03: DNK polimeraza 2
Što je DNA polimeraza 3?
DNA polimeraza 3 (Pol 3) glavni je enzim koji katalizira replikaciju DNA u prokariotima. Pripada obitelji C polimeraza i kodiran je genom polC. Otkrio ga je Thomas Kornberg 1970. Pol 3 je komponenta replikacijske vilice i može dodati 1000 nukleotida u sekundi novopolimerizirajućem lancu DNK.
Pol 3 je holoenzim sastavljen od deset različitih proteina i ima tri funkcionalne molekule, naime α, ε i θ. Tri funkcionalne molekule Pol 3 zasebno su odgovorne za tri djelovanja enzima. α podjedinica upravlja polimerizacijom DNA dok ε upravlja egzonukleazom lektorskom aktivnošću enzima pol 3. Podjedinica θ pomaže podjedinici ε u lekturi.
Slika 04: Podjedinice DNA polimeraze 3
Koja je razlika između DNA polimeraze 1 i 2 i 3?
DNA polimeraza 1 nasuprot 2 nasuprot 3 |
|
| Polimeraza 1 | Polimeraza 1 sastoji se od 928 aminokiselina. |
| Polimeraza 2 | Polimeraza 2 sastoji se od 783 aminokiseline. |
| Polimeraza 3 | Polimeraza 3 je holoenzim sastavljen od deset proteina raspoređenih u tri funkcionalne podjedinice. |
| Obitelj | |
| Polimeraza 1 | Polimeraza 1 pripada obitelji polimeraza A. |
| Polimeraza 2 | Polimeraza 2 pripada obitelji polimeraza B. |
| Polimeraza 3 | Polimeraza 3 pripada obitelji polimeraza C. |
| Glavna funkcija | |
| Polimeraza 1 | Ovo je odgovorno za popravak DNK i uklanjanje RNA početnica. |
| Polimeraza 2 | Ovo je odgovorno za lekturu, vjernost i procesivnost novonastale DNK |
| Polimeraza 3 | Ovo je odgovorno za polimerizaciju DNA |
Sažetak – DNA polimeraza 1 nasuprot 2 nasuprot 3
DNA polimeraza je važna klasa enzima koja se nalazi u svim živim organizmima. Glavna funkcija DNA polimeraze je replikacija DNA. Sposoban je sastaviti nukleotide i sintetizirati novu komplementarnu DNK za postojeću DNK. Ovaj enzim postoji u različitim oblicima koji variraju od oblika i veličine. DNA polimeraza 1, 2 i 3 su prokariotske DNA polimeraze uključene u replikaciju DNA. Pol 1 katalizira popravak oštećenja DNK. Pol 2 katalizira vjernost i procesivnost replikacije DNK. Pol 3 katalizira polimerizaciju DNA od 5’ do 3’.
