DNA 중합 효소 유형, 기능 및 구조



그 DNA 중합 효소 이 분자의 복제 중에 새로운 DNA 가닥의 중합을 촉매하는 역할을하는 효소이다. 그것의 주요 기능은 데 옥시 리보 뉴클레오타이드 3 인산염을 주형 사슬의 그것과 일치시키는 것이다. 또한 DNA 복구에 참여합니다..

이 효소는 A와 T가 짝을 이루고 G가 C와 결합하여 금형 사슬의 DNA 염기와 새로운 염기 사이의 정확한 일치를 허용합니다.

DNA 복제 과정은 효과적이어야하며 신속하게 수행해야하므로 DNA 중합 효소는 초당 약 700 개의 뉴클레오타이드를 추가하여 작용하며 매 10 초마다 오류가 발생합니다9 또는 1010 내장 된 뉴클레오타이드.

여러 유형의 DNA 중합 효소가 있습니다. 이들은 진핵 생물과 원핵 생물에서 다양하며, 각각은 DNA 복제와 복구에 특별한 역할을합니다..

게놈을 정확하게 복제 할 수있는 능력이 유기체의 발달을위한 본질적인 요건이기 때문에 진화 과정에 나타나는 첫 번째 효소 중 하나가 폴리 메라 이제 일 가능성이 있습니다.

이 효소의 발견은 Arthur Kornberg와 그의 동료들에 기인합니다. 이 연구원은 1956 년에 DNA 중합 효소 I (Pol I)을 확인했으며, 대장균. 유사하게,이 효소가 DNA 분자의 충실한 사본을 생산할 수 있다고 제안한 것은 Watson과 Crick이었다..

색인

  • 1 가지 유형
    • 1.1 원핵 생물
    • 1.2 진핵 생물
    • 1.3 아치
  • 2 기능 : DNA 복제와 수선
    • 2.1 DNA 복제 란 무엇인가??
    • 2.2 반응
    • 2.3 DNA 중합 효소의 특성
    • 2.4 오카자키의 파편들
    • 2.5 DNA 복구
  • 3 구조
  • 4 응용 프로그램
    • 4.1 PRC
    • 4.2 항생제 및 항암제
  • 5 참고

유형

원핵 생물

원핵 생물 (진정한 핵이없는 생물체는 막으로 구분됨)은 일반적으로 pol I, II 및 III로 약칭되는 3 개의 주요 DNA 중합 효소를 가지고있다.

DNA 중합 효소 I은 DNA의 복제 및 수리에 참여하고 양방향으로 엑소 뉴 클레아 제 활성을 보유한다. 복제에서이 효소의 역할은 2 차적인 것으로 생각된다.

II는 DNA 수리에 관여하며 이의 엑소 뉴 클레아 제 활성은 3'-5 '방향이다. III는 DNA의 복제 및 개정에 관여하며 이전 효소와 마찬가지로 exonuclease 활성을 3'-5 '방향으로 나타낸다.

진핵 생물

진핵 세포 (진핵 세포는 막으로 구분됨)는 그리스 알파벳의 알파벳, α, β, γ, δ 및 ε으로 명명 된 다섯 개의 DNA 중합 효소를 가지고있다.

γ 중합 효소는 미토콘드리아에 위치하고 있으며이 세포 소기관에서 유전 물질의 복제를 담당한다. 대조적으로, 다른 4 개는 세포의 핵에서 발견되며 핵 DNA 복제에 관여한다.

α, δ 및 ε 변이 형은 세포 분열의 과정에서 가장 활성이 있으며, 이는 주된 기능이 DNA 사본의 생산과 관련이 있음을 시사한다.

반면에 DNA 중합 효소 β는 분열하지 않는 세포의 활성 피크를 보여 주며, DNA의 주요 기능이 DNA 복구와 관련되어 있다고 추정되는 이유입니다.

다른 실험은 주로 폴리 메라 이제 α, δ 및 ε을 DNA 복제와 연관 시킨다는 가설을 검증 할 수 있었다. 유형 γ, δ 및 ε는 3'-5 '엑소 뉴 클레아 제 활성을 나타낸다.

아치

시퀀싱의 새로운 방법은 거대한 다양한 DNA 중합 효소 군을 확인하는 데 성공했습니다. Archaea에서는 특별히이 그룹의 유기체에 고유 한 D family라고 불리는 효소 군을 확인했습니다.

기능 : DNA 복제 및 수리

DNA 복제 란 무엇인가??

DNA는 유기체의 모든 유전 정보를 운반하는 분자입니다. 그것은 설탕, 질소 성 염기 (아데닌, 구아닌, 시토신 및 티민) 및 인산염 그룹.

끊임없이 발생하는 세포 분열 과정에서 DNA는 빠르고 정확하게 세포주기의 S기에 복사해야합니다. 세포가 DNA를 복제하는이 과정을 복제라고합니다.

구조적으로, DNA 분자는 나선을 형성하는 두 가닥에 의해 형성됩니다. 복제 과정 중에 이들은 분리되어 있으며 각각은 새로운 분자를 형성하기위한 성질로서 작용합니다. 따라서, 새로운 가닥은 세포 분열의 과정에서 딸 세포에 전달된다.

각 가닥이 부드러워지기 때문에 DNA 복제가 반 (半) 생명을 유지한다고합니다. 과정이 끝나면 새로운 분자는 새로운 가닥과 오래된 가닥으로 구성됩니다. 이 과정은 1958 년에 Meselson과 Stahl 연구원에 의해 기술되었고, isophotos.

DNA 복제에는 과정을 촉매하는 일련의 효소가 필요합니다. 이들 단백질 분자 중에서 DNA 중합 효소가 두드러진다..

반응

DNA 합성이 일어나기 위해서는 그 과정에 필요한 기질이 필요하다 : dNTP (deoxyribonucleotide triphosphates)

반응의 메카니즘은 상보적인 dNTP의 알파 인산염에서 성장하는 가닥의 3 '말단에있는 수산기의 친 핵성 공격을 포함하며, 피로 인산염을 제거한다. 이 단계는 중합을위한 에너지가 dNTP의 가수 분해 및 생성 된 피로 포스페이트.

폴 III 또는 알파는 첫 번째 폴리 뉴클레오티드 (폴리 메라 이제의 특성 참조)와 결합하여 뉴클레오타이드를 첨가하기 시작한다. 엡실론은 리더 사슬을 길게 만들고 델타는 지연 사슬을 길게 만듭니다.

DNA 중합 효소의 특성

모든 알려진 DNA 중합 효소는 복제 과정과 관련된 두 가지 필수 특성을 공유합니다.

첫째, 모든 폴리머 라 아제는 성장하는 사슬의 수산기에 dNTP를 첨가하여 DNA 가닥을 5'-3 '방향으로 합성합니다.

둘째, DNA 중합 효소는 새로운 사슬을 합성 할 수 없습니다. 그들은 프라이머 또는 프라이머로 알려진 추가 요소가 필요합니다.이 요소는 자유 수산기를 제공하는 몇 개의 뉴클레오타이드에 의해 형성된 분자로, 중합 효소가 그 활성을 고정시키고 시작할 수 있습니다.

이것은 DNA 중합 효소와 RNA 중합 효소의 근본적인 차이 중 하나이다. 왜냐하면 후자는 사슬의 합성을 시작할 수 있기 때문이다 드 노보.

오카자키의 파편들

앞 절에서 언급 한 DNA 중합 효소의 첫 번째 특성은 반원형 복제에 대한 합병증입니다. DNA의 두 가닥이 반 평행 (antiparallel) 방식으로 진행될 때, 그 중 하나는 불연속적인 방식으로 합성된다 (3'-5 '방향으로 합성 될 필요가있다).

지연된 가닥에서, 불연속 합성은 중합 효소 5'-3 '의 정상적인 활성에 의해 일어나고, 생성 된 단편 (문헌에서 Okazaki 단편으로 알려짐)은 다른 효소 인 ligase.

DNA 수리

DNA는 내인성과 외인성의 요소에 지속적으로 노출되어 손상을 입힐 수 있습니다. 이러한 손상은 복제를 막고 축적하여 유전자의 발현에 영향을 주어 다양한 세포 과정에서 문제를 일으킬 수 있습니다.

DNA 복제 과정에서의 역할 외에도, 중합 효소는 DNA 복구 메커니즘의 주요 구성 요소이기도합니다. DNA가 손상된 경우 분열 단계로 들어가는 것을 막는 세포주기의 센서 역할을 할 수도 있습니다.

구조

현재, crystallography의 연구 덕분에, 다양한 polymerases의 구조를 해명하는 것이 가능했습니다. 그들의 일차 서열에 기초하여, 중합 효소는 A, B, C, X 및 Y의 군으로 분류된다.

일부 측면은 모든 중합 효소, 특히 효소의 촉매 센터와 관련된 것들에 공통적이다.

여기에는 2 개의 아스파 테이트 잔기와 다양한 잔류 물 (아스파 테이트 또는 글루타메이트 중 어느 하나)이 금속 이온을 포함하는 2 개의 핵심 활성 사이트가 포함됩니다. 촉매 중심을 둘러싸고 상이한 폴리 메라 제에서 보존되는 또 다른 일련의 하전 된 잔기가있다.

원핵 생물에서 DNA 중합 효소 I은 103 kd 폴리펩티드이고, II는 88 kd 폴리펩티드이고, III는 10 개의 서브 유니트로 구성된다.

진핵 생물에서 효소는 더 크고 더 복잡하다 : α는 5 개의 단위, β와 γ는 서브 유닛, δ는 2 개의 서브 유니트, ε는 5로 구성된다..

응용 프로그램

중화 인민 공화국

중합 효소 연쇄 반응 (PRC)은 유용성과 단순성 덕분에 모든 분자 생물학 실험실에서 사용되는 방법입니다. 이 방법의 목적은 관심있는 DNA 분자를 대량으로 증폭시키는 것이다..

이를 위해 생물 학자들은 열에 의해 손상되지 않는 DNA 중합 효소 (이 과정에서 고온은 필수 불가결)를 사용하여 분자를 증폭시킵니다. 이 과정의 결과는 다른 목적으로 사용될 수있는 많은 수의 DNA 분자입니다.

이 기술의 가장 뛰어난 임상 유틸리티 중 하나는 의학 진단에 사용되는 것입니다. PRC는 환자의 병원성 세균 및 바이러스의 존재를 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

항생제 및 항암제

상당한 양의 약물은 병원성 유기체에서의 DNA 복제 메커니즘을 잘라내는 데 목적이있다. 바이러스 또는 박테리아 일 수있다..

이 중 일부는 표적이 DNA 중합 효소 활성을 억제하는 것입니다. 예를 들어, 화학 요법 약물 인 시타 라빈 (cytosine arabinoside)은 DNA 중합 효소.

참고 문헌

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