Nøkkelforskjell – DNA-polymerase 1 vs 2 vs 3
DNA-polymerase er en spesiell gruppe enzymer som er involvert i DNA-replikasjon av levende organismer. Genetisk informasjon overføres fra en generasjon til neste generasjon på grunn av tilstedeværelsen av dette enzymet. Det finnes forskjellige former for DNA-polymeraseenzym som finnes i eukaryoter og prokaryoter. DNA-polymerase 1, 2 og 3 finnes bare i prokaryote organismer, og de spiller forskjellige roller i DNA-replikasjon. Hovedforskjellen mellom DNA-polymerase 1 2 og 3 er hovedsakelig avhengig av hovedfunksjonen til hvert enzym. DNA-polymerase 3 er hovedenzymet som katalyserer DNA-syntesen, mens DNA-polymerase 1 og 2 er involvert i DNA-reparasjon og korrekturlesing.
Hva er DNA-polymerase?
DNA-duplisering er et must for å overføre genetisk informasjon fra foreldre til avkom. Dette forenkles av et spesielt enzym k alt DNA-polymerase. DNA-polymerase kan defineres som et allestedsnærværende enzym som katalyserer syntesen av DNA som er komplementært til eksisterende DNA i levende celler. Den ble først oppdaget i E coli av Arthur Kornberg i 1955. DNA-replikasjon og vedlikehold styres hovedsakelig av DNA-polymeraser i cellen. Oppdagelsen av DNA-polymeraser hjalp mange teknikker innen molekylærbiologi. Det er enzymet som kreves for å syntetisere nye DNA-tråder som ligner på det opprinnelige DNA-et til organismene fra nukleotider under mange molekylærbiologiske teknikker, inkludert PCR, genkloning, gensekvensering, sykdomsdiagnose, genterapi, polymorfismeanalyse, etc.
DNA-polymeraser finnes i flere former som er forskjellige fra form og størrelse. De tilhører flere familier: A, B, C, D, X, Y og RT. Prokaryote DNA-polymeraser er gruppert i fem forskjellige kategorier, nemlig DNA-polymerase 1, DNA-polymerase 2, DNA-polymerase 3, DNA-polymerase 4 og DNA-polymerase 5. Eukaryote organismer har omtrent femten forskjellige DNA-polymeraser, nemlig polymerase β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ og ν.
Figur 01: DNA-polymerase
Når man syntetiserer nytt DNA med DNA-polymerase, starter det fra 3'-enden og dirigerer syntesen mot 5'-enden ved å legge til nukleotider om gangen, komplementært til mal-DNAet. DNA-polymerase trenger en eksisterende 3' OH-gruppe for å sette i gang kjedesyntesen og lettes av det lille DNA- eller RNA-fragmentet k alt primer. DNA-polymerase leser mal-DNA og beveger seg fra 3'-ende til 5'-ende, og lager en ny 5'-3'-DNA-streng.
Hva er DNA-polymerase 1?
DNA-polymerase 1 (Pol 1) er et enzym som finnes i prokaryoter som hjelper til med bakteriell DNA-replikasjon. Det er den første typen DNA-polymerase oppdaget av Arthur Kornberg i 1956. Dette enzymet finnes i alle prokaryote organismer. Pol 1 er kodet av genet polA og er sammensatt av 928 aminosyrer. Den har en 5' til 3' eksonukleaseaktivitet; derfor er det populært som et DNA-reparerende enzym i stedet for et DNA-replikerende enzym. Den har også evnen til å katalysere flere polymerisasjoner før den frigjør templat-DNA, og koble Okazaki-fragmenter sammen ved å fylle nytt DNA og fjerne RNA-primere.
Pol 1 isolert fra E Coli ble mye brukt i molekylære applikasjoner. Men når Taq Polymerase ble oppdaget, erstattet den E Coli Pol 1 i PCR-teknologi. Taq-polymerase er en slags termostabil DNA-polymerase som tilhører Pol 1.
Figur 02: DNA-polymerase 1
Hva er DNA-polymerase 2?
DNA-polymerase 2 (Pol 2) er et prokaryot enzym som katalyserer DNA-replikasjonen. Den tilhører polymerase B-familien og er kodet av gen polB. Det ble først oppdaget fra E Coli av Thomas Kornberg i 1970. Pol 2 er et kuleformet protein som består av 783 aminosyrer. Den har både 3' til 5' eksonukleaseaktivitet og 5' til 3' polymeraseaktivitet. Den samhandler med DNA-polymerase 3-enzymer for å opprettholde troskapen og prosessiviteten til DNA-replikasjon. Pol 2 har også muligheten til å korrekturlese det nylig syntetiserte DNA-et for nøyaktighet.
Figur 03: DNA-polymerase 2
Hva er DNA-polymerase 3?
DNA-polymerase 3 (Pol 3) er hovedenzymet som katalyserer DNA-replikasjonen i prokaryoter. Den tilhører familien C-polymerase og er kodet av genet polC. Den ble oppdaget av Thomas Kornberg i 1970. Pol 3 er en komponent i replikasjonsgaffelen og kan legge til 1000 nukleotider per sekund til den nylig polymeriserende DNA-strengen.
Pol 3 er et holoenzym som består av ti forskjellige proteiner og har tre funksjonelle molekyler, nemlig α, ε og θ. Tre funksjonelle molekyler av Pol 3 er separat ansvarlige for tre handlinger av enzymet. α-underenheten styrer polymeriseringen av DNA mens ε styrer eksonuklease-korrekturlesingsaktiviteten til pol 3-enzymet. θ-underenheten hjelper ε-underenheten for korrekturlesing.
Figur 04: Underenheter av DNA-polymerase 3
Hva er forskjellen mellom DNA-polymerase 1 og 2 og 3?
DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymerase 1 | Polymerase 1 er sammensatt av 928 aminosyrer. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 er sammensatt av 783 aminosyrer. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 er et holoenzym sammensatt av ti proteiner ordnet i tre funksjonelle underenheter. |
| Familie | |
| Polymerase 1 | Polymerase 1 tilhører polymerasefamilie A. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 tilhører polymerasefamilie B. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 tilhører polymerasefamilien C. |
| Hovedfunksjon | |
| Polymerase 1 | Dette er ansvarlig for DNA-reparasjon og fjerning av RNA-primere. |
| Polymerase 2 | Dette er ansvarlig for korrekturlesing, troskap og prosessivitet av nydannet DNA |
| Polymerase 3 | Dette er ansvarlig for DNA-polymerisering |
Sammendrag – DNA-polymerase 1 vs 2 vs 3
DNA-polymerase er en viktig enzymklasse som finnes i alle levende organismer. Hovedfunksjonen til DNA-polymerase er DNA-replikasjon. Den er i stand til å sette sammen nukleotider og syntetisere nytt komplementært DNA for eksisterende DNA. Dette enzymet finnes i forskjellige former, forskjellig fra form og størrelse. DNA-polymerase 1, 2 og 3 er prokaryote DNA-polymeraser involvert i DNA-replikasjon. Pol 1 katalyserer reparasjon av DNA-skader. Pol 2 katalyserer trofastheten og prosessiviteten til DNA-replikasjon. Pol 3 katalyserer 5' til 3' DNA-polymerisering.
