Klíčový rozdíl – DNA polymeráza 1 vs 2 vs 3
DNA polymeráza je speciální klad enzymů, které se podílejí na replikaci DNA živých organismů. Genetická informace se díky přítomnosti tohoto enzymu přenáší z generace na generaci. Existují různé formy enzymu DNA polymerázy nalezené v eukaryotech a prokaryotech. DNA polymeráza 1, 2 a 3 se nachází pouze v prokaryotických organismech a hrají různé role v replikaci DNA. Klíčový rozdíl mezi DNA polymerázou 1 2 a 3 závisí hlavně na primární funkci každého enzymu. DNA polymeráza 3 je hlavním enzymem, který katalyzuje syntézu DNA, zatímco DNA polymeráza 1 a 2 se účastní opravy a korektur DNA.
Co je DNA polymeráza?
Duplikace DNA je nutností pro předávání genetické informace z rodiče na potomka. To je umožněno speciálním enzymem zvaným DNA polymeráza. DNA polymerázu lze definovat jako všudypřítomný enzym, který katalyzuje syntézu DNA komplementární k existující DNA v živých buňkách. Poprvé byl objeven v E coli Arthurem Kornbergem v roce 1955. Replikace a udržování DNA jsou řízeny především DNA polymerázami v buňce. Objev DNA polymeráz pomohl mnoha technikám molekulární biologie. Je to enzym potřebný k syntéze nových řetězců DNA podobných původní DNA organismů z nukleotidů během mnoha molekulárně biologických technik včetně PCR, klonování genů, sekvenování genů, diagnostiky onemocnění, genové terapie, analýzy polymorfismu atd.
DNA polymerázy existují v mnoha formách lišících se tvarem a velikostí. Patří do několika rodin: A, B, C, D, X, Y a RT. Prokaryotické DNA polymerázy jsou seskupeny do pěti různých kategorií, jmenovitě DNA polymeráza 1, DNA polymeráza 2, DNA polymeráza 3, DNA polymeráza 4 a DNA polymeráza 5. Eukaryotické organismy mají přibližně patnáct různých DNA polymeráz, jmenovitě polymerázu β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ a ν.
Obrázek 01: DNA polymeráza
Při syntéze nové DNA DNA polymerázou začíná od 3' konce a směřuje syntézu směrem k 5' konci přidáváním nukleotidů po jednom, komplementárních k templátové DNA. DNA polymeráza potřebuje k zahájení syntézy řetězce již existující 3'OH skupinu a je usnadněna malým fragmentem DNA nebo RNA zvaným primer. DNA polymeráza čte templátovou DNA a pohybuje se od 3' konce k 5' konci, čímž vytváří nový 5'-3' řetězec DNA.
Co je DNA polymeráza 1?
DNA polymeráza 1 (Pol 1) je enzym nacházející se v prokaryotech, který pomáhá při replikaci bakteriální DNA. Je to první typ DNA polymerázy objevený Arthurem Kornbergem v roce 1956. Tento enzym je přítomen ve všech prokaryotických organismech. Pol 1 je kódován genem polA a je složen z 928 aminokyselin. Má 5' až 3' exonukleázovou aktivitu; proto je populární jako enzym opravující DNA spíše než enzym replikující DNA. Má také schopnost katalyzovat mnohonásobné polymerace před uvolněním templátové DNA a spojením Okazakiho fragmentů dohromady vyplněním nové DNA a odstraněním primerů RNA.
Pol 1 izolovaný z E Coli byl široce používán v molekulárních aplikacích. Jakmile však byla objevena Taq polymeráza, nahradila v technologii PCR E Coli Pol 1. Taq polymeráza je druh termostabilní DNA polymerázy patřící do Pol 1.
Obrázek 02: DNA polymeráza 1
Co je DNA polymeráza 2?
DNA polymeráza 2 (Pol 2) je prokaryotický enzym, který katalyzuje replikaci DNA. Patří do rodiny polymerázy B a je kódován genem polB. Poprvé byl objeven z E Coli Thomasem Kornbergem v roce 1970. Pol 2 je globulární protein složený ze 783 aminokyselin. Má jak 3' až 5' exonukleázovou aktivitu, tak 5' až 3' polymerázovou aktivitu. Interaguje s enzymy DNA polymerázy 3, aby byla zachována věrnost a procesivita replikace DNA. Pol 2 má také schopnost zkontrolovat přesnost nově syntetizované DNA.
Obrázek 03: DNA polymeráza 2
Co je DNA polymeráza 3?
DNA polymeráza 3 (Pol 3) je hlavním enzymem, který katalyzuje replikaci DNA u prokaryot. Patří do rodiny C polymerázy a je kódován genem polC. Byl objeven Thomasem Kornbergem v roce 1970. Pol 3 je součástí replikační vidlice a může přidat 1000 nukleotidů za sekundu k nově polymerujícímu řetězci DNA.
Pol 3 je holoenzym složený z deseti různých proteinů a má tři funkční molekuly, jmenovitě α, ε a θ. Tři funkční molekuly Pol 3 jsou samostatně zodpovědné za tři akce enzymu. Podjednotka α řídí polymeraci DNA, zatímco ε řídí korekturní aktivitu enzymu pol 3 exonukleázou. Podjednotka θ pomáhá podjednotce ε při korektuře.
Obrázek 04: Podjednotky DNA polymerázy 3
Jaký je rozdíl mezi DNA polymerázou 1 a 2 a 3?
DNA polymeráza 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymeráza 1 | Polymeráza 1 se skládá z 928 aminokyselin. |
| Polymeráza 2 | Polymeráza 2 se skládá ze 783 aminokyselin. |
| Polymeráza 3 | Polymeráza 3 je holoenzym složený z deseti proteinů uspořádaných do tří funkčních podjednotek. |
| Rodina | |
| Polymeráza 1 | Polymeráza 1 patří do rodiny polymeráz A. |
| Polymeráza 2 | Polymeráza 2 patří do skupiny polymeráz B. |
| Polymeráza 3 | Polymeráza 3 patří do rodiny polymeráz C. |
| Hlavní funkce | |
| Polymeráza 1 | Toto je zodpovědné za opravu DNA a odstranění primerů RNA. |
| Polymeráza 2 | Toto je zodpovědné za korektury, věrnost a zpracovanost nově vytvořené DNA |
| Polymeráza 3 | Toto je zodpovědné za polymeraci DNA |
Shrnutí – DNA polymeráza 1 vs 2 vs 3
DNA polymeráza je důležitá třída enzymů nacházející se ve všech živých organismech. Hlavní funkcí DNA polymerázy je replikace DNA. Je schopen sestavit nukleotidy a syntetizovat novou komplementární DNA pro stávající DNA. Tento enzym existuje v různých formách, které se liší tvarem a velikostí. DNA polymeráza 1, 2 a 3 jsou prokaryotické DNA polymerázy účastnící se replikace DNA. Pol 1 katalyzuje opravu poškození DNA. Pol 2 katalyzuje věrnost a procesivitu replikace DNA. Pol 3 katalyzuje 5' až 3' polymeraci DNA.
