Peamine erinevus – DNA polümeraas 1 vs 2 vs 3
DNA polümeraas on spetsiaalne ensüümide klaad, mis osalevad elusorganismide DNA replikatsioonis. Selle ensüümi olemasolu tõttu edastatakse geneetiline teave ühelt põlvkonn alt teisele. Eukarüootides ja prokarüootides leidub erinevaid DNA polümeraasi ensüümi vorme. DNA polümeraase 1, 2 ja 3 leidub ainult prokarüootsetes organismides ja neil on DNA replikatsioonis erinev roll. Peamine erinevus DNA polümeraasi 1 2 ja 3 vahel sõltub peamiselt iga ensüümi põhifunktsioonist. DNA polümeraas 3 on peamine ensüüm, mis katalüüsib DNA sünteesi, samas kui DNA polümeraas 1 ja 2 osalevad DNA parandamises ja korrektuuris.
Mis on DNA polümeraas?
DNA dubleerimine on kohustuslik geneetilise teabe edastamiseks vanematelt järglastele. Seda soodustab spetsiaalne ensüüm, mida nimetatakse DNA polümeraasiks. DNA polümeraasi võib määratleda kui kõikjal esinevat ensüümi, mis katalüüsib elusrakkudes olemasoleva DNA-ga komplementaarse DNA sünteesi. Arthur Kornberg avastas selle esmakordselt E. coli-st 1955. aastal. DNA replikatsiooni ja säilimist juhivad peamiselt rakus olevad DNA polümeraasid. DNA polümeraaside avastamine aitas kaasa paljudele molekulaarbioloogia tehnikatele. See on ensüüm, mis on vajalik organismide algse DNA-ga sarnaste uute DNA ahelate sünteesimiseks nukleotiididest paljude molekulaarbioloogiliste meetodite, sealhulgas PCR, geenide kloonimise, geenide sekveneerimise, haiguste diagnoosimise, geeniteraapia, polümorfismi analüüsi jne käigus.
DNA polümeraasid eksisteerivad mitmel kujul, mis erinevad kujust ja suurusest. Nad kuuluvad mitmesse perekonda: A, B, C, D, X, Y ja RT. Prokarüootsed DNA polümeraasid on rühmitatud viide erinevasse kategooriasse, nimelt DNA polümeraas 1, DNA polümeraas 2, DNA polümeraas 3, DNA polümeraas 4 ja DNA polümeraas 5. Eukarüootsetel organismidel on ligikaudu viisteist erinevat DNA polümeraasi, nimelt polümeraas β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ ja ν.
Joonis 01: DNA polümeraas
Uue DNA sünteesimisel DNA polümeraasi abil algab see 3' otsast ja suunab sünteesi 5' otsa suunas, lisades korraga nukleotiide, mis on komplementaarsed matriitsi DNA-ga. DNA polümeraas vajab ahela sünteesi algatamiseks juba olemasolevat 3' OH rühma ja seda hõlbustab väike DNA või RNA fragment, mida nimetatakse praimeriks. DNA polümeraas loeb matriitsi DNA ja liigub 3' otsast 5' otsa, luues uue 5'–3' DNA ahela.
Mis on DNA polümeraas 1?
DNA polümeraas 1 (Pol 1) on prokarüootides leiduv ensüüm, mis aitab kaasa bakteriaalse DNA replikatsioonile. See on esimene DNA polümeraasi tüüp, mille avastas Arthur Kornberg 1956. aastal. Seda ensüümi leidub kõigis prokarüootsetes organismides. Pol 1 kodeerib geen polA ja see koosneb 928 aminohappest. Sellel on 5’ kuni 3’ eksonukleaasi aktiivsus; seega on see populaarne DNA-d parandava ensüümina, mitte DNA-d replitseeruva ensüümina. Samuti on sellel võime katalüüsida mitut polümerisatsiooni enne matriitsi DNA vabastamist ja Okazaki fragmentide ühendamist uue DNA täitmise ja RNA praimerite eemaldamise teel.
E Coli'st eraldatud Pol 1 kasutati laialdaselt molekulaarsetes rakendustes. Kuid pärast Taq Polymerase avastamist asendas see PCR-tehnoloogias E Coli Pol 1. Taq polümeraas on omamoodi termostabiilne DNA polümeraas, mis kuulub Pol 1.
Joonis 02: DNA polümeraas 1
Mis on DNA polümeraas 2?
DNA polümeraas 2 (Pol 2) on prokarüootne ensüüm, mis katalüüsib DNA replikatsiooni. See kuulub polümeraasi B perekonda ja seda kodeerib gen polB. Esmakordselt avastas selle E Coli'st Thomas Kornberg 1970. aastal. Pol 2 on globulaarne valk, mis koosneb 783 aminohappest. Sellel on nii 3’ kuni 5’ eksonukleaasi aktiivsus kui 5’ kuni 3’ polümeraasi aktiivsus. See interakteerub DNA polümeraas 3 ensüümidega, et säilitada DNA replikatsiooni truudus ja protsessivõime. Pol 2-l on ka võimalus äsja sünteesitud DNA-d täpsuse tagamiseks korrektuuri lugeda.
Joonis 03: DNA polümeraas 2
Mis on DNA polümeraas 3?
DNA polümeraas 3 (Pol 3) on peamine ensüüm, mis katalüüsib DNA replikatsiooni prokarüootides. See kuulub perekonda C polümeraas ja seda kodeerib geen polC. Selle avastas Thomas Kornberg 1970. aastal. Pol 3 on replikatsioonikahvli komponent ja võib lisada äsja polümeriseerivale DNA ahelale 1000 nukleotiidi sekundis.
Pol 3 on holoensüüm, mis koosneb kümnest erinevast valgust ja sellel on kolm funktsionaalset molekuli, nimelt α, ε ja θ. Kolm Pol 3 funktsionaalset molekuli vastutavad eraldi ensüümi kolme toime eest. α-subühik juhib DNA polümerisatsiooni, samas kui ε juhib pol 3 ensüümi eksonukleaasi korrektuuri aktiivsust. Alamühik θ aitab ε allüksust korrektuuril.
Joonis 04: DNA polümeraasi 3 allüksused
Mis vahe on DNA polümeraasil 1 ja 2 ning 3?
DNA polümeraas 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polümeraas 1 | Polümeraas 1 koosneb 928 aminohappest. |
| Polümeraas 2 | Polümeraas 2 koosneb 783 aminohappest. |
| Polümeraas 3 | Polymerase 3 on holoensüüm, mis koosneb kümnest valgust, mis on jaotatud kolmeks funktsionaalseks alaühikuks. |
| Perekond | |
| Polümeraas 1 | Polymerase 1 kuulub polümeraasi perekonda A. |
| Polümeraas 2 | Polymerase 2 kuulub polümeraasi perekonda B. |
| Polümeraas 3 | Polymerase 3 kuulub polümeraasi perekonda C. |
| Põhifunktsioon | |
| Polümeraas 1 | See vastutab DNA parandamise ja RNA praimerite eemaldamise eest. |
| Polümeraas 2 | See vastutab äsja moodustatud DNA korrektuuri, täpsuse ja protsessilisuse eest |
| Polümeraas 3 | See vastutab DNA polümerisatsiooni eest |
Kokkuvõte – DNA polümeraas 1 vs 2 vs 3
DNA polümeraas on oluline ensüümiklass, mida leidub kõigis elusorganismides. DNA polümeraasi põhifunktsioon on DNA replikatsioon. See on võimeline nukleotiide kokku panema ja olemasoleva DNA jaoks uut komplementaarset DNA-d sünteesima. See ensüüm eksisteerib erinevates vormides, olenev alt kujust ja suurusest. DNA polümeraas 1, 2 ja 3 on prokarüootsed DNA polümeraasid, mis osalevad DNA replikatsioonis. Pol 1 katalüüsib DNA kahjustuste parandamist. Pol 2 katalüüsib DNA replikatsiooni täpsust ja protsessilisust. Pol 3 katalüüsib 5' kuni 3' DNA polümerisatsiooni.
