Hauptunterschied – DNA-Polymerase 1 vs. 2 vs. 3
DNA-Polymerase ist eine spezielle Klasse von Enzymen, die an der DNA-Replikation lebender Organismen beteiligt sind. Aufgrund des Vorhandenseins dieses Enzyms werden genetische Informationen von einer Generation an die nächste Generation weitergegeben. Es gibt verschiedene Formen von DNA-Polymerase-Enzymen, die in Eukaryoten und Prokaryoten gefunden werden. DNA-Polymerase 1, 2 und 3 kommen nur in prokaryotischen Organismen vor und spielen unterschiedliche Rollen bei der DNA-Replikation. Der Hauptunterschied zwischen DNA-Polymerase 1, 2 und 3 beruht hauptsächlich auf der primären Funktion jedes Enzyms. DNA-Polymerase 3 ist das Hauptenzym, das die DNA-Synthese katalysiert, während DNA-Polymerase 1 und 2 an der DNA-Reparatur und dem Korrekturlesen beteiligt sind.
Was ist DNA-Polymerase?
DNA-Duplikation ist ein Muss, um genetische Informationen von den Eltern an die Nachkommen weiterzugeben. Dies wird durch ein spezielles Enzym namens DNA-Polymerase ermöglicht. DNA-Polymerase kann als allgegenwärtiges Enzym definiert werden, das die Synthese von DNA katalysiert, die komplementär zu der vorhandenen DNA in lebenden Zellen ist. Es wurde erstmals 1955 von Arthur Kornberg in E. coli entdeckt. Die DNA-Replikation und -Erh altung werden hauptsächlich von DNA-Polymerasen in der Zelle gesteuert. Die Entdeckung von DNA-Polymerasen half vielen Techniken der Molekularbiologie. Es ist das Enzym, das zur Synthese neuer DNA-Stränge ähnlich der ursprünglichen DNA der Organismen aus Nukleotiden während vieler molekularbiologischer Techniken erforderlich ist, einschließlich PCR, Genklonierung, Gensequenzierung, Krankheitsdiagnose, Gentherapie, Polymorphismusanalyse usw.
DNA-Polymerasen existieren in mehreren Formen, die sich in Form und Größe unterscheiden. Sie gehören mehreren Familien an: A, B, C, D, X, Y und RT. Prokaryotische DNA-Polymerasen werden in fünf verschiedene Kategorien eingeteilt, nämlich DNA-Polymerase 1, DNA-Polymerase 2, DNA-Polymerase 3, DNA-Polymerase 4 und DNA-Polymerase 5. Eukaryotische Organismen haben ungefähr fünfzehn verschiedene DNA-Polymerasen, nämlich Polymerase β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ und ν.
Abbildung 01: DNA-Polymerase
Bei der Synthese neuer DNA durch die DNA-Polymerase beginnt sie am 3'-Ende und lenkt die Synthese in Richtung des 5'-Endes, indem sie jeweils Nukleotide hinzufügt, die komplementär zur Matrizen-DNA sind. Die DNA-Polymerase benötigt eine bereits vorhandene 3'-OH-Gruppe, um die Kettensynthese zu initiieren, und wird durch das kleine DNA- oder RNA-Fragment namens Primer erleichtert. DNA-Polymerase liest die Template-DNA und bewegt sich vom 3'-Ende zum 5'-Ende, wodurch ein neuer 5'-3'-DNA-Strang entsteht.
Was ist DNA-Polymerase 1?
DNA-Polymerase 1 (Pol 1) ist ein Enzym, das in Prokaryoten vorkommt und bei der bakteriellen DNA-Replikation hilft. Es ist der erste Typ von DNA-Polymerase, der 1956 von Arthur Kornberg entdeckt wurde. Dieses Enzym ist in allen prokaryotischen Organismen vorhanden. Pol 1 wird vom Gen polA kodiert und besteht aus 928 Aminosäuren. Es hat eine 5'- bis 3'-Exonuklease-Aktivität; Daher ist es eher als DNA-Reparaturenzym als als DNA-Replikationsenzym beliebt. Es hat auch die Fähigkeit, mehrere Polymerisationen zu katalysieren, bevor die Matrizen-DNA freigesetzt wird, und Okazaki-Fragmente miteinander zu verbinden, indem es neue DNA einfüllt und RNA-Primer entfernt.
Pol 1, isoliert aus E. Coli, wurde ausgiebig in molekularen Anwendungen eingesetzt. Als die Taq-Polymerase jedoch entdeckt wurde, ersetzte sie die E. Coli Pol 1 in der PCR-Technologie. Taq-Polymerase ist eine Art thermostabile DNA-Polymerase, die zu Pol 1 gehört.
Abbildung 02: DNA-Polymerase 1
Was ist DNA-Polymerase 2?
DNA-Polymerase 2 (Pol 2) ist ein prokaryotisches Enzym, das die DNA-Replikation katalysiert. Es gehört zur Familie der Polymerase B und wird vom Gen polB kodiert. Es wurde erstmals 1970 von Thomas Kornberg aus E. Coli entdeckt. Pol 2 ist ein globuläres Protein, das aus 783 Aminosäuren besteht. Es hat sowohl eine 3'-zu-5'-Exonuklease-Aktivität als auch eine 5'-zu-3'-Polymerase-Aktivität. Es interagiert mit DNA-Polymerase-3-Enzymen, um die Genauigkeit und Prozessivität der DNA-Replikation aufrechtzuerh alten. Pol 2 hat auch die Fähigkeit, die neu synthetisierte DNA auf Genauigkeit zu überprüfen.
Abbildung 03: DNA-Polymerase 2
Was ist DNA-Polymerase 3?
DNA-Polymerase 3 (Pol 3) ist das Hauptenzym, das die DNA-Replikation in Prokaryoten katalysiert. Sie gehört zur Familie der C-Polymerasen und wird vom Gen polC kodiert. Es wurde 1970 von Thomas Kornberg entdeckt. Pol 3 ist ein Bestandteil der Replikationsgabel und kann dem neu polymerisierenden DNA-Strang 1000 Nukleotide pro Sekunde hinzufügen.
Pol 3 ist ein Holoenzym, das aus zehn verschiedenen Proteinen besteht und drei funktionelle Moleküle hat, nämlich α, ε und θ. Drei funktionelle Moleküle von Pol 3 sind separat für drei Wirkungen des Enzyms verantwortlich. Die α-Untereinheit verw altet die Polymerisation von DNA, während die ε die Exonuklease-Korrekturleseaktivität des Pol-3-Enzyms verw altet. Die θ-Untereinheit hilft der ε-Untereinheit beim Korrekturlesen.
Abbildung 04: Untereinheiten der DNA-Polymerase 3
Was ist der Unterschied zwischen DNA-Polymerase 1 und 2 und 3?
DNA-Polymerase 1 vs. 2 vs. 3 |
|
| Polymerase 1 | Polymerase 1 besteht aus 928 Aminosäuren. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 besteht aus 783 Aminosäuren. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 ist ein Holoenzym, das aus zehn Proteinen besteht, die in drei funktionellen Untereinheiten angeordnet sind. |
| Familie | |
| Polymerase 1 | Polymerase 1 gehört zur Polymerasefamilie A. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 gehört zur Polymerasefamilie B. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 gehört zur Polymerasefamilie C. |
| Hauptfunktion | |
| Polymerase 1 | Dies ist für die DNA-Reparatur und das Entfernen von RNA-Primern verantwortlich. |
| Polymerase 2 | Dies ist verantwortlich für das Korrekturlesen, die Genauigkeit und die Prozessivität neu gebildeter DNA |
| Polymerase 3 | Dies ist für die DNA-Polymerisation verantwortlich |
Zusammenfassung – DNA-Polymerase 1 vs. 2 vs. 3
DNA-Polymerase ist eine wichtige Enzymklasse, die in allen lebenden Organismen vorkommt. Die Hauptfunktion der DNA-Polymerase ist die DNA-Replikation. Es ist in der Lage, Nukleotide zusammenzubauen und neue komplementäre DNA für vorhandene DNA zu synthetisieren. Dieses Enzym existiert in verschiedenen Formen, die sich in Form und Größe unterscheiden. DNA-Polymerase 1, 2 und 3 sind prokaryotische DNA-Polymerasen, die an der DNA-Replikation beteiligt sind. Pol 1 katalysiert die Reparatur von DNA-Schäden. Pol 2 katalysiert die Genauigkeit und Prozessivität der DNA-Replikation. Pol 3 katalysiert die 5’-zu-3’-DNA-Polymerisation.
