Nyckelskillnad – DNA-polymeras 1 vs 2 vs 3
DNA-polymeras är en speciell grupp av enzymer som är involverade i DNA-replikation av levande organismer. Genetisk information överförs från en generation till nästa generation på grund av närvaron av detta enzym. Det finns olika former av DNA-polymerasenzym som finns i eukaryoter och prokaryoter. DNA-polymeras 1, 2 och 3 finns endast i prokaryota organismer, och de spelar olika roller i DNA-replikation. Den viktigaste skillnaden mellan DNA-polymeras 1 2 och 3 beror huvudsakligen på varje enzyms primära funktion. DNA-polymeras 3 är huvudenzymet som katalyserar DNA-syntesen, medan DNA-polymeras 1 och 2 är involverade i DNA-reparation och korrekturläsning.
Vad är DNA-polymeras?
DNA-duplicering är ett måste för att överföra genetisk information från förälder till avkomma. Detta underlättas av ett speciellt enzym som kallas DNA-polymeras. DNA-polymeras kan definieras som ett allestädes närvarande enzym som katalyserar syntesen av DNA som är komplementärt till det existerande DNA:t i levande celler. Den upptäcktes först i E coli av Arthur Kornberg 1955. DNA-replikation och underhåll styrs huvudsakligen av DNA-polymeraser i cellen. Upptäckten av DNA-polymeraser hjälpte många tekniker inom molekylärbiologi. Det är enzymet som krävs för att syntetisera nya DNA-strängar som liknar organismernas ursprungliga DNA från nukleotider under många molekylärbiologiska tekniker inklusive PCR, genkloning, gensekvensering, sjukdomsdiagnos, genterapi, polymorfismanalys, etc.
DNA-polymeraser finns i flera former som skiljer sig från form och storlek. De tillhör flera familjer: A, B, C, D, X, Y och RT. Prokaryota DNA-polymeraser är grupperade i fem olika kategorier, nämligen DNA-polymeras 1, DNA-polymeras 2, DNA-polymeras 3, DNA-polymeras 4 och DNA-polymeras 5. Eukaryota organismer har ungefär femton olika DNA-polymeraser, nämligen polymeras β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ och ν.
Figur 01: DNA-polymeras
När man syntetiserar nytt DNA med DNA-polymeras, börjar det från 3'-änden och riktar syntesen mot 5'-änden genom att lägga till nukleotider åt gången, komplementära till mall-DNA:t. DNA-polymeras behöver en redan existerande 3' OH-grupp för att initiera kedjesyntesen och underlättas av det lilla DNA- eller RNA-fragmentet som kallas primer. DNA-polymeras läser mall-DNA och flyttar sig från 3'-änden till 5'-änden, vilket gör en ny 5'-3'-DNA-sträng.
Vad är DNA-polymeras 1?
DNA-polymeras 1 (Pol 1) är ett enzym som finns i prokaryoter som hjälper till med bakteriell DNA-replikation. Det är den första typen av DNA-polymeras som upptäcktes av Arthur Kornberg 1956. Detta enzym finns i alla prokaryota organismer. Pol 1 kodas av genen polA och består av 928 aminosyror. Den har en 5' till 3' exonukleasaktivitet; sålunda är det populärt som ett DNA-reparerande enzym snarare än ett DNA-replikerande enzym. Den har också förmågan att katalysera flera polymerisationer innan mall-DNA frigörs, och koppla ihop Okazaki-fragment genom att fylla nytt DNA och ta bort RNA-primrar.
Pol 1 isolerad från E Coli användes flitigt i molekylära tillämpningar. Men när Taq Polymerase upptäcktes ersatte det E Coli Pol 1 i PCR-teknik. Taq-polymeras är ett slags termostabilt DNA-polymeras som tillhör Pol 1.
Figur 02: DNA-polymeras 1
Vad är DNA-polymeras 2?
DNA-polymeras 2 (Pol 2) är ett prokaryotiskt enzym som katalyserar DNA-replikationen. Det tillhör polymeras B-familjen och kodas av genen polB. Det upptäcktes först från E Coli av Thomas Kornberg 1970. Pol 2 är ett klotformat protein som består av 783 aminosyror. Den har både 3' till 5' exonukleasaktivitet och 5' till 3' polymerasaktivitet. Det interagerar med DNA-polymeras 3-enzymer för att bibehålla troheten och processiviteten för DNA-replikation. Pol 2 har också förmågan att korrekturläsa det nysyntetiserade DNA:t för noggrannhet.
Figur 03: DNA-polymeras 2
Vad är DNA-polymeras 3?
DNA-polymeras 3 (Pol 3) är huvudenzymet som katalyserar DNA-replikationen i prokaryoter. Det tillhör familjen C-polymeras och kodas av genen polC. Den upptäcktes av Thomas Kornberg 1970. Pol 3 är en komponent i replikationsgaffeln och kan lägga till 1000 nukleotider per sekund till den nyligen polymeriserande DNA-strängen.
Pol 3 är ett holoenzym som består av tio distinkta proteiner och har tre funktionella molekyler, nämligen α, ε och θ. Tre funktionella molekyler av Pol 3 är separat ansvariga för tre handlingar av enzymet. α-subenheten hanterar polymerisationen av DNA medan ε hanterar exonukleas korrekturläsningsaktiviteten hos pol 3-enzymet. θ-underenheten hjälper ε-underenheten för korrekturläsning.
Figur 04: Subenheter av DNA-polymeras 3
Vad är skillnaden mellan DNA-polymeras 1 och 2 och 3?
DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymerase 1 | Polymeras 1 består av 928 aminosyror. |
| Polymerase 2 | Polymeras 2 består av 783 aminosyror. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 är ett holoenzym som består av tio proteiner ordnade i tre funktionella underenheter. |
| Familj | |
| Polymerase 1 | Polymeras 1 tillhör polymerasfamiljen A. |
| Polymerase 2 | Polymeras 2 tillhör polymerasfamiljen B. |
| Polymerase 3 | Polymeras 3 tillhör polymerasfamiljen C. |
| Huvudfunktion | |
| Polymerase 1 | Detta ansvarar för DNA-reparation och borttagning av RNA-primrar. |
| Polymerase 2 | Detta är ansvarigt för korrekturläsning, trohet och processivitet av nybildat DNA |
| Polymerase 3 | Detta är ansvarigt för DNA-polymerisation |
Sammanfattning – DNA-polymeras 1 vs 2 vs 3
DNA-polymeras är en viktig enzymklass som finns i alla levande organismer. Huvudfunktionen hos DNA-polymeras är DNA-replikation. Det är kapabelt att sätta ihop nukleotider och syntetisera nytt komplementärt DNA för befintligt DNA. Detta enzym finns i olika former varierande från form och storlek. DNA-polymeras 1, 2 och 3 är prokaryota DNA-polymeraser involverade i DNA-replikation. Pol 1 katalyserar reparationen av DNA-skador. Pol 2 katalyserar troheten och processiviteten för DNA-replikation. Pol 3 katalyserar 5' till 3' DNA-polymerisation.
