Sự khác biệt chính - DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3
DNA polymerase là một nhánh đặc biệt của các enzyme có liên quan đến quá trình sao chép DNA của các sinh vật sống. Thông tin di truyền được truyền từ thế hệ này sang thế hệ tiếp theo do sự hiện diện của enzym này. Có nhiều dạng khác nhau của enzyme DNA polymerase được tìm thấy ở sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ. DNA polymerase 1, 2 và 3 chỉ được tìm thấy trong các sinh vật nhân sơ, và chúng đóng các vai trò khác nhau trong quá trình sao chép DNA. Sự khác biệt chính giữa DNA polymerase 1 2 và 3 chủ yếu dựa vào chức năng chính của mỗi enzyme. DNA polymerase 3 là enzyme chính xúc tác quá trình tổng hợp DNA, trong khi DNA polymerase 1 và 2 tham gia vào quá trình sửa chữa và hiệu đính DNA.
DNA Polymerase là gì?
Nhân đôi DNA là bắt buộc để truyền thông tin di truyền từ cha mẹ sang con cái. Điều này được tạo điều kiện thuận lợi bởi một loại enzyme đặc biệt có tên là DNA polymerase. DNA polymerase có thể được định nghĩa là một loại enzyme phổ biến, xúc tác quá trình tổng hợp DNA bổ sung cho DNA hiện có trong tế bào sống. Nó được phát hiện lần đầu tiên ở E coli bởi Arthur Kornberg vào năm 1955. Sự sao chép và duy trì DNA chủ yếu được điều chỉnh bởi các DNA polymerase trong tế bào. Khám phá ra các polymerase DNA đã giúp ích cho nhiều kỹ thuật sinh học phân tử. Đây là loại enzyme cần thiết để tổng hợp các sợi DNA mới tương tự như DNA ban đầu của sinh vật từ các nucleotide trong nhiều kỹ thuật sinh học phân tử bao gồm PCR, nhân bản gen, giải trình tự gen, chẩn đoán bệnh, liệu pháp gen, phân tích đa hình, v.v.
DNA polymerase tồn tại ở nhiều dạng khác nhau từ hình dạng và kích thước. Chúng thuộc một số họ: A, B, C, D, X, Y và RT. Các polymerase DNA của sinh vật nhân sơ được nhóm thành năm loại khác nhau, cụ thể là DNA polymerase 1, DNA polymerase 2, DNA polymerase 3, DNA polymerase 4 và DNA polymerase 5. Sinh vật nhân chuẩn có khoảng mười lăm DNA polymerase khác nhau, cụ thể là polymerase β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ và ν.
Hình 01: DNA polymerase
Khi tổng hợp DNA mới bằng DNA polymerase, nó bắt đầu từ đầu 3’và hướng sự tổng hợp về phía đầu 5’ bằng cách thêm nucleotide cùng một lúc, bổ sung cho DNA khuôn mẫu. DNA polymerase cần một nhóm 3’OH tồn tại trước để bắt đầu quá trình tổng hợp chuỗi và được tạo điều kiện thuận lợi bởi đoạn DNA hoặc RNA nhỏ được gọi là mồi. DNA polymerase đọc DNA khuôn mẫu và di chuyển từ đầu 3’sang đầu 5’, tạo ra sợi DNA 5’-3’mới.
DNA Polymerase 1 là gì?
DNA polymerase 1 (Pol 1) là một loại enzyme được tìm thấy trong sinh vật nhân sơ giúp nhân đôi DNA của vi khuẩn. Đây là loại DNA polymerase đầu tiên được Arthur Kornberg phát hiện vào năm 1956. Enzyme này có trong tất cả các sinh vật nhân sơ. Pol 1 được mã hóa bởi gen polA và được cấu tạo bởi 928 axit amin. Nó có hoạt động exonuclease từ 5’đến 3’; do đó, nó phổ biến như một loại enzyme sửa chữa DNA hơn là một loại enzyme sao chép DNA. Nó cũng có khả năng xúc tác nhiều quá trình trùng hợp trước khi giải phóng DNA khuôn mẫu và kết nối các đoạn Okazaki với nhau bằng cách lấp đầy DNA mới và loại bỏ các đoạn mồi RNA.
Pol 1 được phân lập từ E Coli được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng phân tử. Tuy nhiên, khi Taq Polymerase được phát hiện, nó đã thay thế E Coli Pol 1 trong công nghệ PCR. Taq polymerase là một loại DNA polymerase có thể điều nhiệt thuộc Pol 1.
Hình 02: DNA Polymerase 1
DNA Polymerase 2 là gì?
DNA polymerase 2 (Pol 2) là một enzyme nhân sơ xúc tác quá trình sao chép DNA. Nó thuộc họ polymerase B và được mã hóa bởi gen polB. Nó được phát hiện lần đầu tiên từ E Coli bởi Thomas Kornberg vào năm 1970. Pol 2 là một protein hình cầu bao gồm 783 axit amin. Nó có cả hoạt tính exonuclease từ 3’đến 5’ và hoạt tính polymerase từ 5’đến 3’. Nó tương tác với các enzym DNA polymerase 3 để duy trì tính trung thực và tính quy trình của quá trình sao chép DNA. Pol 2 cũng có khả năng đọc lại DNA mới được tổng hợp để đảm bảo độ chính xác.
Hình 03: DNA Polymerase 2
DNA Polymerase 3 là gì?
DNA polymerase 3 (Pol 3) là enzyme chính xúc tác quá trình sao chép DNA ở sinh vật nhân sơ. Nó thuộc họ C polymerase và được mã hóa bởi gen polC. Nó được phát hiện bởi Thomas Kornberg vào năm 1970. Pol 3 là một thành phần của ngã ba sao chép và có thể thêm 1000 nucleotide mỗi giây vào sợi DNA mới trùng hợp.
Pol 3 là một holoenzyme bao gồm mười protein riêng biệt và có ba phân tử chức năng là α, ε và θ. Ba phân tử chức năng của Pol 3 chịu trách nhiệm riêng biệt cho ba hoạt động của enzyme. Tiểu đơn vị α quản lý quá trình trùng hợp DNA trong khi tiểu đơn vị ε quản lý hoạt động hiệu đính exonuclease của enzyme pol 3. Đơn vị con θ giúp đơn vị con ε hiệu đính.
Hình 04: Các tiểu đơn vị của DNA Polymerase 3
Sự khác biệt giữa DNA Polymerase 1 với 2 và 3 là gì?
DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymerase 1 | Polymerase 1 bao gồm 928 axit amin. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 bao gồm 783 axit amin. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 là một holoenzyme bao gồm mười protein được sắp xếp thành ba tiểu đơn vị chức năng. |
| Gia đình | |
| Polymerase 1 | Polymerase 1 thuộc họ polymerase A. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 thuộc họ polymerase B. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 thuộc họ polymerase C. |
| Chức năng chính | |
| Polymerase 1 | Điều này chịu trách nhiệm sửa chữa DNA và loại bỏ các đoạn mồi RNA. |
| Polymerase 2 | Điều này chịu trách nhiệm đọc hiệu đính, độ trung thực và tính xử lý của DNA mới hình thành |
| Polymerase 3 | Điều này chịu trách nhiệm cho quá trình trùng hợp DNA |
Tóm tắt - DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3
DNA polymerase là một lớp enzyme quan trọng được tìm thấy trong tất cả các sinh vật sống. Chức năng chính của DNA polymerase là sao chép DNA. Nó có khả năng lắp ráp nucleotide và tổng hợp DNA bổ sung mới cho DNA hiện có. Enzyme này tồn tại ở các dạng khác nhau, thay đổi từ hình dạng và kích thước. DNA polymerase 1, 2 và 3 là các polymerase DNA của sinh vật nhân sơ tham gia vào quá trình sao chép DNA. Pol 1 xúc tác việc sửa chữa các hư hỏng DNA. Pol 2 xúc tác sự trung thực và tính hợp lý của quá trình sao chép DNA. Pol 3 xúc tác quá trình trùng hợp DNA từ 5’đến 3’.
