De polymerasen het zijn enzymen waarvan de functie verband houdt met de processen van replicatie en transcriptie van nucleïnezuren. Er zijn twee fundamentele typen van deze enzymen: DNA-polymerase en RNA-polymerase..
DNA-polymerase is verantwoordelijk voor het synthetiseren van de nieuwe DNA-keten tijdens het replicatieproces, waarbij nieuwe nucleotiden worden toegevoegd. Het zijn grote, complexe enzymen en verschillen in structuur afhankelijk van of ze worden aangetroffen in een eukaryoot of een prokaryoot organisme..
Evenzo werkt RNA-polymerase tijdens DNA-transcriptie, waarbij het RNA-molecuul wordt gesynthetiseerd. Net als DNA-polymerase wordt het aangetroffen in zowel eukaryoten als prokaryoten en zijn structuur en complexiteit variëren afhankelijk van de groep..
Evolutionair gezien is het aannemelijk dat de eerste enzymen polymerase-activiteit moeten hebben gehad, aangezien een van de intrinsieke vereisten voor de ontwikkeling van leven de replicatiecapaciteit van het genoom is..
Artikel index
Het zogenaamde "dogma" van de moleculaire biologie beschrijft de vorming van eiwitten uit genen die in DNA zijn gecodeerd in drie stappen: replicatie, transcriptie en translatie..
Het proces begint met de replicatie van het DNA-molecuul, waarbij op een semi-conservatieve manier twee kopieën ervan worden gegenereerd. De boodschap van het DNA wordt vervolgens getranscribeerd in een RNA-molecuul, genaamd boodschapper-RNA. Ten slotte wordt de boodschapper door de ribosomale machinerie in eiwitten vertaald..
In dit artikel zullen we twee cruciale enzymen onderzoeken die betrokken zijn bij de eerste twee genoemde processen..
Het is vermeldenswaard dat er uitzonderingen zijn op het centrale dogma. Veel genen worden niet vertaald in eiwitten en in sommige gevallen gaat de informatiestroom van RNA naar DNA (zoals bij retrovirussen).
DNA-polymerase is het enzym dat verantwoordelijk is voor de exacte replicatie van het genoom. Het werk van het enzym moet efficiënt genoeg zijn om het onderhoud van genetische informatie en de overdracht ervan naar de volgende generaties te verzekeren..
Als we kijken naar de grootte van het genoom, is dat een behoorlijk uitdagende taak. Als we onszelf bijvoorbeeld de taak stellen om een document van 100 pagina's op onze computer te transcriberen, hebben we zeker één fout (of meer, afhankelijk van onze concentratie) voor elke pagina..
Polymerase kan elke seconde meer dan 700 nucleotiden toevoegen, en het is alleen elke 10 fout9 of 1010 ingebouwde nucleotiden, een buitengewoon aantal.
Het polymerase moet mechanismen hebben waarmee de informatie van het genoom exact kan worden gekopieerd. Daarom zijn er verschillende polymerasen die het vermogen hebben om DNA te repliceren en te repareren..
DNA-polymerase in een enzym dat in de 5'-3'-richting werkt, en werkt door nucleotiden aan het uiteinde toe te voegen met de vrije -OH-groep.
Een van de onmiddellijke gevolgen van deze eigenschap is dat een van de ketens zonder enig ongemak kan worden gesynthetiseerd, maar hoe zit het met de streng die in de 3'-5'-zin moet worden gesynthetiseerd??
Deze ketting wordt gesynthetiseerd in wat bekend staat als Okazaki-fragmenten. Zo worden kleine segmenten gesynthetiseerd in de normale richting, 5'-3 ', die vervolgens worden samengevoegd door een enzym dat ligase wordt genoemd..
Structureel hebben DNA-polymerasen twee actieve plaatsen gemeen die metaalionen bevatten. Daarin vinden we aspartaat en andere aminozuurresiduen die metalen coördineren.
Traditioneel zijn in prokaryoten drie soorten polymerasen geïdentificeerd die worden genoemd met Romeinse cijfers: I, II en III. In eukaryoten worden vijf enzymen herkend die worden genoemd met letters van het Griekse alfabet, namelijk: α, β, γ, δ en ε.
Het meest recente onderzoek heeft vijf soorten DNA geïdentificeerd in Escherichia coli, 8 in de gist Saccharomyces cerevisiae en meer dan 15 bij mensen. In de plantenlijn is het enzym minder bestudeerd. Echter, in het modelorganisme Arabidopsis thaliana er zijn ongeveer 12 enzymen beschreven.
Een van de meest gebruikte technieken in laboratoria voor moleculaire biologie is PCR of polymerasekettingreactie. Deze procedure maakt gebruik van de polymerisatiecapaciteit van DNA-polymerase om een DNA-molecuul dat we willen bestuderen met verschillende orden van grootte te amplificeren..
Met andere woorden, aan het einde van de procedure zullen we duizenden kopieën van ons doel-DNA hebben De toepassingen van PCR zijn zeer gevarieerd. Het kan worden toegepast op wetenschappelijk onderzoek, op de diagnose van bepaalde ziekten of zelfs in de ecologie.
RNA-polymerase is verantwoordelijk voor het genereren van een RNA-molecuul uitgaande van een DNA-sjabloon. Het resulterende transcript is een kopie die een aanvulling vormt op het DNA-segment dat als sjabloon werd gebruikt..
Boodschapper-RNA is verantwoordelijk voor het transporteren van informatie naar het ribosoom, om een eiwit te genereren. Ze nemen ook deel aan de synthese van de andere soorten RNA.
Het kan niet alleen handelen, het heeft eiwitten nodig die transcriptiefactoren worden genoemd om zijn functies met succes te kunnen uitvoeren..
RNA-polymerasen zijn grote enzymcomplexen. Ze zijn complexer in de eukaryote lijn dan in de prokaryote.
In eukaryoten zijn er drie soorten polymerasen: Pol I, II en III, die de centrale machinerie zijn voor de synthese van respectievelijk ribosomaal, boodschapper- en transfer-RNA. In prokaryoten daarentegen worden al hun genen verwerkt door een enkel type polymerase..
Hoewel beide enzymen DNA-annealing gebruiken, verschillen ze op drie belangrijke manieren. Ten eerste vereist DNA-polymerase een eerste om replicatie te initiëren en nucleotiden te verbinden. EEN eerste of primer is een molecuul dat bestaat uit een paar nucleotiden, waarvan de sequentie complementair is aan een specifieke plaats in het DNA.
De primer geeft een vrije -OH aan het polymerase om het katalytische proces te starten. Daarentegen kunnen RNA-polymerasen hun werk starten zonder dat een eerste.
Ten tweede heeft DNA-polymerase meerdere bindingsgebieden op het DNA-molecuul. RNA-polymerase kan alleen binden aan promotorsequenties van genen.
Ten slotte is DNA-polymerase een enzym dat zijn werk met hoge betrouwbaarheid doet. RNA-polymerase is vatbaar voor meer fouten en introduceert elke 10 een verkeerde nucleotide4 nucleotiden.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.