DNK polimeraza
DNK polimeraza je enzim koji katalizira proces replikacije DNK. Katalizira polimerizacijsku reakciju nukleotida u lancima molekule DNK, na osnovu postojećeg kalupa, tj. rasporeda nukleotida u komplementarnom lancu replicirajuće DNK. Novonastali polulanac DNK je komplementaran izvornom roditeljskom lancu nukleotida koji je služio kao kalup.[1][2][3][4][5][6]
| DNK-usmjerena DNK-polimeraza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 } | |||||||||
| Identifikatori | |||||||||
| EC broj | 2.7.7.7 | ||||||||
| CAS broj | 9012-90-2 | ||||||||
| Baze podataka | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pregled | ||||||||
| BRENDA | BRENDA unos | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme pregled | ||||||||
| KEGG | KEGG unos | ||||||||
| MetaCyc | metabolički put | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB strukture | RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologija gena | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Sve DNK polimeraze kataliziraju sintetezu molekula DNK u smjeru 5' → 3'. Dosad nije zabilježen niti jedna DNK polimeraza koja započne novi lanac nukleotida u suprotnom pravcu. Enzim učestvuje u dodavanju novih nukleotida na već postojeću 3-OH grupu. Zato mu je neophodan prajmer, začetak lanca na koji dograđuje prvi nukleotid. Prajmeri su DNK i RNK nukleobaze, a sintetiziraju se uz katalizu enzima primaza. Drugi enzim zvani helikaza katalizira rasplitanje dvojne spirale DNK, raskidanjem vodikovih među bazama komplementarnih nukletida, tako da se spiralno uvijeni lanaci razvlače u linearnu formu. Pritom osobitu ulogu imaju i tzv. SSB (eng. Single Strand Binding) proteini koji se vežu sa raspletenim lancem i sprečavaju ponovno vraćanje spiralne konfiguracije prije kraja procesa replikacije.
DNK polimeraza je holoenzim, jer je neophodno prisustvo iona magnezija, kao kofaktora, u aktivaciji enzima. Bez magnezija, enzim se označava kao apoenzim.
Grešake koje nastaju pri preplikaciji molekula DNK popravljaju druge DNK polimeraze, koje u reparaciji nastalih grešaka imaju editorsku funkciju, ali ne svih.
Neki virusi također kodiraju sintezu specijalnih DNK polimeraza, uz mogućnost selektivne replikacije virusne DNK. Retrovirusi imaju gene koji kodiraju neobičnu DNK polimerazu zvanu obrnuta transkriptaza (eng. Reverse Transcriptase (RT), koja zavisi od RNK, ali je ipak DNK polimeraza, jer polimerizira molekule DNK, pri čemu kao kalup ima RNK.
Bakterijske DNK polimeraze
urediBakterije imaju četiri dosad poznate DNK polimeraze:
- Pol I učestvuje u popravljanju grešaka na nastajećoj molekuli DNK jer ima sposobnost da lance nukleotida siječe u pravcima 5'→ 3' i 3'→ 5'. osobito je važna za uklanjanje RNK prajmera, mada to može i specifični enzim - Rnaza H;
- Pol II ima ulogu u replikaciji oštećene molekule DNK očitavajući sekvencu u smjeru 5'→ 3';
- Pol III je glavni enzim za replikaciju DNK molekula
- Pol IV repariraju pogrešno ugrađene nukleotide, ali im je niska stopa efikasnosti.
Eukarioti
urediKod eukariota je dosad zabilježeno pet DNK polimeraza.
- Pol α ima ulogu enzima primaze, tj. katalizira sintetiza RNK prajmera. Nakon elongacije za nekoliko stotina nukleotida, u nastavku izduživanja molekule, aktiviraju se DNK polimeraze δ i ε.
- Pol β katalizira korekvije pogrešno nadovezanih nukleotida.
- Pol γ učestvuje u replikaciji mitohondrijske DNK.
- Pol δ ima primarnu ulogu u replikaciji DNK, a matričnu sekvencu očitavau pravcu 5'→ 3'.
- Pol ε isto kao DNK polimeraza δ.
Zanimljivo je da nijedna od dosad otkrivenih DNK polimeraza nema 3'→ 5' egzonukleaznu aktivnost, što sugerira zaključak da su prokarioti razvili zasad nerazjašnjene mehanizme uklanjanja RNK začetnica.
Reference
uredi- ^ Bollum, F.J. (1960). "Calf thymus polymerase". J. Biol. Chem. 235: 2399–2403. PMID 13802334.
- ^ Falaschi, A.; Kornberg, A. (1966). "Biochemical studies of bacterial sporulation. II. Deoxy-ribonucleic acid polymerase in spores of Bacillus subtilis". J. Biol. Chem. 241 (7): 1478–1482. PMID 4957767.
- ^ Lehman, I.R.; Bessman, M.J.; Simms, E.S.; Kornberg, A. (1958). "Enzymatic synthesis of deoxyribonucleic acid. I. Preparation of substrates and partial purification of an enzyme from Escherichia coli". J. Biol. Chem. 233 (1): 163–170. PMID 13563462.
- ^ Richardson, C.C.; Schildkraut, C.L.; Aposhian, H.V.; Kornberg, A. (1964). "Enzymatic synthesis of deoxyribonucleic acid. XIV. Further purification and properties of deoxyribonucleic acid polymerase of Escherichia coli". J. Biol. Chem. 239: 222–232. PMID 14114848.
- ^ Schachman, H.K.; Adler, J.; Radding, C.M.; Lehman, I.R.; Kornberg, A. (1960). "Enzymatic synthesis of deoxyribonucleic acid. VII. Synthesis of a polymer of deoxyadenylate and deoxythymidylate". J. Biol. Chem. 235: 3242–3249. PMID 13747134.
- ^ Zimmerman, B.K. (1966). "Purification and properties of deoxyribonucleic acid polymerase from Micrococcus lysodeikticus". J. Biol. Chem. 241 (9): 2035–2041. PMID 5946628.