DNA polimerase

Langkah 2 Replikasi DNA: Penciptaan rantai baru dengan DNA polimerase. Sumber: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Apa itu DNA polimerase?

Itu DNA polimerase Ini adalah enzim yang bertanggung jawab untuk mengkatalisasi polimerisasi untai DNA baru selama replikasi molekul ini. Fungsi utamanya adalah berpasangan. Juga berpartisipasi dalam perbaikan DNA.

Enzim ini memungkinkan kecocokan yang benar antara basis DNA dari rantai cetakan dan yang baru, mengikuti skema A terlihat jelas dengan T, dan G dengan C.

Proses replikasi DNA harus efektif dan harus dilakukan dengan cepat, sehingga DNA polimerase bertindak dengan menambahkan sekitar 700 nukleotida per detik dan hanya membuat satu kesalahan setiap 10⁹ atau 10¹⁰ Nukleotida yang dimasukkan.

Ada berbagai jenis DNA polimerase. Ini bervariasi baik dalam eukariota dan prokariota, dan masing -masing memiliki peran spesifik dalam replikasi dan perbaikan DNA.

Teman-teman

Prokariota

Organisme prokariotik (organisme tanpa nukleus sejati, dibatasi oleh membran) memiliki tiga DNA polimerase utama, biasanya disingkat sebagai Pol I, II dan III.

DNA polimerase I berpartisipasi dalam replikasi dan perbaikan DNA dan memiliki aktivitas eksonuklease di kedua arah. Dianggap bahwa peran enzim dalam replikasi ini adalah sekunder.

II berpartisipasi dalam perbaikan DNA dan aktivitas eksonuklease dalam arti 3'-5 '. III berpartisipasi dalam replikasi dan tinjauan DNA, dan juga enzim sebelumnya, ia menyajikan aktivitas eksonuklease dalam arti 3'-5 '.

Eucarota

Eukariota (organisme dengan nukleus sejati, dibatasi oleh membran) memiliki lima DNA polimerase, disebut dengan huruf alfabet Yunani: α, β, γ, δ dan ε.

Dapat melayani Anda: oksidasi beta asam lemak: langkah, reaksi, produk, regulasi

Γ polimerase terletak di mitokondria dan bertanggung jawab untuk replikasi bahan genetik dalam organel seluler ini. Sebaliknya, empat lainnya berada di inti sel dan terlibat dalam replikasi DNA nuklir.

Varian α, Δ dan ε adalah yang paling aktif dalam proses pembelahan sel, yang menunjukkan bahwa fungsi utama mereka dikaitkan dengan produksi salinan DNA.

DNA polimerase β, sementara itu, menyajikan puncak aktivitas dalam sel yang tidak dibagi, sehingga diasumsikan bahwa fungsi utamanya dikaitkan dengan perbaikan DNA.

Eksperimen yang berbeda telah berhasil memverifikasi hipotesis yang sebagian besar berhubungan dengan polimerase α, δ dan ε dengan replikasi DNA. Jenis γ, δ dan ε menghadirkan aktivitas eksonuklease 3'-5 '.

Archaeas

Metode pengurutan baru telah berhasil mengidentifikasi berbagai macam keluarga DNA polimerase. Dalam lengkungan, khususnya, keluarga enzim, yang disebut keluarga D, telah diidentifikasi, yang unik untuk kelompok organisme ini.

Fungsi

Replikasi DNA

Replikasi DNA membutuhkan serangkaian enzim yang mengkatalisasi proses. Di antara molekul protein ini, DNA polimerase menonjol.

Semua DNA polimerase yang diketahui berbagi dua sifat penting yang terkait dengan proses replikasi.

• Pertama, semua polimerase mensintesis untaian DNA dalam arah 5'-3 ', menambahkan DNT ke gugus hidroksil dari rantai yang tumbuh.
• Kedua, DNA polimerase tidak dapat mulai mensintesis rantai baru tidak ada. Mereka membutuhkan elemen tambahan yang dikenal sebagai First atau Priming, yang merupakan molekul yang dibentuk oleh beberapa nukleotida yang diberikan oleh gugus hidroksil gratis, di mana polimerase dapat berlabuh dan memulai aktivitasnya. Ini adalah salah satu perbedaan mendasar antara DNA dan RNA polimerase, karena yang terakhir mampu memulai sintesis rantai dari novo.

Perbaikan DNA

DNA terus -menerus terpapar faktor, baik endogen maupun eksogen, yang dapat merusaknya. Kerusakan ini dapat memblokir replikasi dan terakumulasi, sehingga mereka mempengaruhi ekspresi gen, menghasilkan masalah dalam berbagai proses seluler.

Dapat melayani Anda: agar cokelat

Selain fungsinya dalam proses replikasi DNA, polimerase juga merupakan komponen kunci dari mekanisme perbaikan DNA. Mereka juga dapat bertindak sebagai sensor dalam siklus sel yang mencegah pintu masuk ke fase pembagian jika DNA rusak.

Struktur

Saat ini, berkat studi kristalografi, dimungkinkan untuk menjelaskan struktur berbagai polimerase. Berdasarkan urutan utama mereka, polimerase dikelompokkan ke dalam keluarga: A, B, C, X dan Y.

Beberapa aspek umum untuk semua polimerase, terutama yang terkait dengan pusat katalitik enzim.

Ini termasuk dua situs aktif utama yang memiliki ion logam, dengan dua residu aspartat dan residu variabel, baik aspartat atau glutamat, yang mengoordinasikan logam. Ada serangkaian limbah yang dimuat lain di sekitar pusat katalitik dan diawetkan di polimerase yang berbeda.

Dalam prokariota, DNA polimerase I adalah polipeptida 103 kD, II adalah polipeptida 88 kD dan III terdiri dari sepuluh subunit.

Dalam eukariota, enzim lebih besar dan lebih kompleks: α dibentuk oleh lima unit, β dan γ untuk subunit, δ untuk dua subunit, dan ε dengan 5 dengan 5.

Aplikasi

RRC

Reaksi rantai polimerase (PRC) adalah metode yang digunakan di semua laboratorium biologi molekuler, berkat kegunaan dan kesederhanaannya. Tujuan dari metode ini adalah untuk secara besar -besaran memperkuat molekul DNA yang menarik.

Untuk mencapai hal ini, ahli biologi menggunakan DNA polimerase yang tidak rusak oleh panas (suhu tinggi sangat diperlukan untuk proses ini) untuk memperkuat molekul. Hasil dari proses ini adalah jumlah molekul DNA yang tinggi yang dapat digunakan dengan tujuan yang berbeda.

Dapat melayani Anda: Alfa Amilasa: Karakteristik, Struktur, Fungsi

Salah satu keuntungan klinis yang paling menonjol dari teknik ini adalah penggunaannya dalam diagnosis medis. RRC dapat digunakan untuk memeriksa keberadaan bakteri patogen dan virus pada pasien, seperti dalam kasus coronavirus.

Antibiotik dan obat antitumor

Sejumlah besar tujuan obat.

Dalam beberapa di antaranya, putih adalah penghambatan aktivitas DNA polimerase. Misalnya, obat kemoterapi citarabina, juga disebut sitosin arabinosida, menonaktifkan DNA polimerase.

Referensi

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a.D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. Biologi Sel Esensial. Ilmu Garland.
2. Cann, i. K., & Ishino, dan. Replikasi DNA Archaeal: Mengidentifikasi potongan -potongan untuk memecahkan teka -teki. Genetika.
3. Cooper, g. M., & Hausman, R. DAN. Sel: pendekatan molekuler. Medicinska Naklada.