DNA polymeráza: Rozdiel medzi revíziami

chýba zhrnutie úprav
[[Súbor:DNA_polymerase.png|náhľad|3D štruktúra DNA väzby [[helix-hairpin-helix]] motívy v ľudskej DNA polymeráze beta.]]
 
'''DNA polymerázy''' sú [[enzým]]y schopné syntetizovať nové vlákno [[deoxyribonukleová kyselina|DNA]] na základe predlohy vo forme vlákna komplementárneho a ich rola v bunke spočíva v [[replikácia DNA|replikácii]] DNA. Existuje niekoľko prokaryotických a eukaryotických DNA polymeráz, ktoré sa navzájom odlišujú presnosťou replikácie, schopnosťou opravovať spôsobené chyby a schopnosťou odbúravať vlákno na 5' konci DNA. Ich spoločnou vlastnosťou, ktorá je daná ich funkciou, je schopnosť pripájať deoxyribonukleotid monofosfáty (dNMP) k 3'-OH koncu syntetizovaného reťazca. Spôsobujú tak polymeráciu jedného vlákna DNA v smere od 5' konca ku 3' koncu, hovorí sa teda, že majú 5'-3' polymerázovú aktivitu <ref name=Lehn>{{Citácia knihy | priezvisko = Nelson| meno = David L.| priezvisko2 = Cox | meno2 = Michael M. | titul = Lehninger Principles of Biochemistry| rok = 2013 | vydanie = 6 | miesto = New York | vydavateľ = W. H. Freeman and Company | isbn = 978-1-4641-0962-1 | jazyk = anglicky }}</ref>.
 
'''DNA polymerázy''' sú [[enzým]]y schopné syntetizovať nové vlákno [[deoxyribonukleová kyselina|DNA]] na základe predlohy vo forme vlákna komplementárneho a ich rola v bunke spočíva v [[replikácia DNA|replikácii]] DNA. Existuje niekoľko prokaryotických a eukaryotických DNA polymeráz, ktoré sa navzájom odlišujú presnosťou replikácie, schopnosťou opravovať spôsobené chyby a schopnosťou odbúravať vlákno na 5' konci DNA. Ich spoločnou vlastnosťou, ktorá je daná ich funkciou, je schopnosť pripájať deoxyribonukleotid monofosfáty (dNMP) k 3'-OH koncu syntetizovaného reťazca. Spôsobujú tak polymeráciu jedného vlákna DNA v smere od 5' konca ku 3' koncu, hovorí sa teda, že majú 5'-3' polymerázovú aktivitu <ref name=Lehn>{{Citácia knihy | priezvisko = Nelson| meno = David L.| priezvisko2 = Cox | meno2 = Michael M. | titul = Lehninger Principles of Biochemistry| rok = 2013 | vydanie = 6 | miesto = New York | vydavateľ = W. H. Freeman and Company | isbn = 978-1-4641-0962-1 | jazyk = anglicky }}</ref>.
Dodatočná funkcia väčšiny DNA polymeráz je 3'-5'-exonukleázová aktivita, vďaka ktorej sa môže polymeráza "vrátiť" a odbúrať práve syntetizovanú dvojicu nukleotidov. Táto aktivita je dôležitá pre minimalizáciu nepresností pri replikácii DNA. Ďalšou dodatočnou, ale skôr vzácnou funkciou, je 5'-3' exonukleázová aktivita, vďaka ktorej môžu niektoré DNA polymerázy odbúravať [[primer]]y a DNA opravovať.<ref name=Lehn/>
 
| nad 500 000
|}
 
=== DNA polymeráza I ===
DNA polymeráza I je prvou DNA polymerázou izolovanou z bakteriálneho kmeňa ''E. coli''. Už krátko po jej objave vyšlo najavo, že nie je vhodná pre replikáciu celého genómu ''E. coli'' - jej nameraná rýchlosť je 100x pomalšia ako rýchlosť pohybu [[replikačná vidlička|replikačnej vidličky]] a má veľmi nízku procesivitu (schopnosť vykonávať činnosť nepretržite). Narozdiel od ostatných polymeráz však má 5'-3' exonukleázovú aktivitu, vďaka ktorej môže odbúravať nukleotidy (či už DNA alebo RNA vlákna), ktoré by inak bránili polymeráze v pohybe v smere od 5' konca ku 3' koncu syntetizovaného vlákna. Vďaka tejto schopnosti hrá DNA polymeráza I rolu v odbúravaní [[primer]]ov, [[rekombinácia|rekombinácii]] a pri oprave DNA. 5'-3' exonukleázovú aktivitu zabezpečuje malý fragment, ktorý je možné od zvyšku enzýmu oddeliť miernou [[proteolýza|proteolýzou]]. Zvyšok enzýmu (tzv. veľký alebo Klenowov fragment) si v takom prípade zachováva 5'-3' polymerázovú a 3'-5' exonukleázovú aktivitu.<ref name=Lehn/>
 
=== DNA polymeráza II ===
DNA polymeráza II, narozdiel od DNA polymerázy I, nemá 5'-3' exonukleázovú aktivitu. Skladá sa až zo siedmych podjednotiek, DNA syntetizuje približne 2x rýchlejšie a má tiež niekoľkonásobne vyššiu procesivitu. Napriek tomu však jej vlastnosti nie sú dostatočné pre replikáciu celého genómu baktérie.<ref name=Lehn/>
 
=== DNA polymeráza III ===
DNA polymeráza III je hlavná DNA polymeráza v [[E. coli]]. Podobne, ako DNA polymeráze II, jej chýba 5'-3' exonukleázová aktivita, jej rýchlosť je však asi 100x vyššia, ako rýchlosť DNA polymerázy I, za jednu sekundu teda pripojí k jednému vláknu 250-1000 nukleotidfosfátov. Skladá sa z 13 podjendnotiek označovaných gréckymi písmenami - α podjednotka zodpovedá za polymeráciu a ε podjednotka za 3'-5' exonukleázovú aktivitu. Zvyšné jednotky tvoria telo enzýmu, pričom dôležité sú β podjednotky, ktoré fungujú ako zverák a zabezpečujú, aby sa komplex neoddisocioval od vlákna DNA, čiže vysokú procesivitu.<ref name=Lehn/><ref name=bch>{{Citácia knihy | priezvisko = Kolektív autorov|titul = Biochemie - Základní kurz| rok = 2000| vydanie = 3 | miesto = Praha | vydavateľ = Učební texty Univerzity Karlovy v Praze| jazyk = česky}}</ref>
 
== Eukaryotické DNA polymerázy ==
Eukaryotické DNA polymerázy sú štruktúrne a funkčne podobné polymerázam prokaryotickým. Skladajú sa z viacerých podjednotiek a označujú sa gréckymi písmenami.<ref name=Lehn/>
 
=== DNA polymeráza α ===
DNA polymeráza α svojou funkciou vybočuje z rady ostatných DNA polymeráz. Nemá 3'-5' exonukleázovú aktivitu a pravdepodobne hrá rolu len v syntéze krátkych [[primer]]ov, či už z RNA alebo z DNA, tvoriacich [[Okazakiho fragment|Okazakiho fragmenty]].<ref name=Lehn/>
 
=== DNA polymeráza β ===
DNA polymeráza β hrá rolu predovšetkým pri oprave DNA, konkrétne v miestach, na ktorých boli nukleotidové báze chemicky modifikované (oxidáciu, metyláciou a pod.). <ref name=Lehn/>
 
=== DNA polymeráza γ ===
DNA polymeráza γ je živočíšna DNA polymeráza, ktorá slúži exklúzívne na replikáciu DNA v [[mitochondrie|mitochonriách]], v ktorých hrá rolu aj v oprave DNA a v jeho rekombinácii.<ref name=Koch>{{cite journal | last = Kaguni| first = L. S. | title = DNA polymerase gamma, the mitochondrial replicase | journal = Annual review of biochemistry | volume = 73| pages = 293-320 | year = 2004 | language = anglicky}}</ref>
 
=== DNA polymeráza δ ===
DNA polymeráza δ je hlavnou eukaryotickou polymerázou. Asociuje s proteínom [[PCNA]] (z angl. proliferating cell nuclear antigen), ktorý je štruktúrne veľmi podobný β podjednotke bakteriálnej DNA polymerázy III a tak aj funguje - výrazne zlepšuje procesivitu DNA polymerázy δ. DNA polymeráza δ má schopnosť 3'-5' exonukleázovej aktivity a pri replikácii sa podieľa na syntéze vedúceho aj oneskorujúceho sa vlákna.<ref name=Lehn/>
 
=== DNA polymeráza ε ===
DNA polymeráza ε v niektorých prípadoch nahradzuje DNA polymerázu δ, predovšetkým pri oprave DNA a pravdepodobne aj pri 5'-3' exonukleázovej aktivite, pri ktorej odbúrava primery (podobne ako prokaryotická DNA polymeráza I).<ref name=Lehn/>
 
== Reverzná transkriptáza ==
Reverzná transkriptáza je [[RNA]] dependentná DNA polymeráza, syntetizuje nové vlákno DNA komplementárne k existujúcemu vláknu RNA. Navyše má schopnosť odbúravať RNA vlákno, ktoré je komplementárne spárované k DNA vláknu. Reverznú transkriptázu využívajú [[retrovírus]]y na prepis svojej RNA do DNA, ktorú následne začleňujú do genómu hostiteľskej bunky. Ide napríklad o vírus [[hepatitída|hepatitídy]] B alebo [[HIV]].
 
== Využitie vo výskume ==
DNA polymeráza je jeden z najdôležitejších enzýmov, ktoré sú vedecky využívané pri práci s DNA, konkrétne pre jej amplifikáciu, [[molekulárne klonovanie|klonovanie]] a [[sekvenácia DNA|sekvenáciu]]. Pre účely molekulárnej biológie boli izolované termostabilné DNA polymerázy, predovšetkým z bakteriálnych a [[archea|archeálnych]] organizmov žijúcich v morských hlbinách. Tieto DNA boli pre vedecké účely ďalej modifikované mutáciami, aby bola ich aktivita zlepšená v prospech daného účelu. Doposiaľ najväčšie využite nachádzajú DNA polymerázy v tzv. [[polymerázová reťazová reakcia|polymerázovej reťazovej reakcii]], vďaka ktorej môžu vedci amplifikovať z jednej molekuly templátovej DNA ľubovoľný úsek DNA.<ref name=Lehn/>
 
== Referencie ==
<references/>
 
== Pozri aj ==
* [[Replikácia DNA]]
* [[Ligáza]]
* [[DNA]]
 
[[Kategória:Enzýmy]]
[[Kategória:Replikácia DNA]]
112 302

úprav