DNA polymerase

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

DNA polymerase (ADN polymeraza) là một enzyme tham gia chính vào quá trình nhân đôi DNA. Những enzyme này xúc tác cho quá trình polymer hóa các deoxiribonucleotide dựa trên trình tự của một chuỗi DNA khác. Sợi DNA mới được tạo thành sẽ bổ sung với sợi DNA khuôn theo nguyên tắc bổ sung.

Tất cả DNA polymerase đều tổng hợp DNA theo hướng từ đầu 5' đến đầu 3' của DNA (5' và 3' là vị trí của nguyên tử các bon). Cho tới nay, không có enzyme DNA polymerase nào là có khả năng tổng hợp một chuỗi mới (de novo) mà không cần nhóm OH ở đầu 3' có sẵn (tính chất này chỉ có ở những RNA polymerase). Vì lý do này mà DNA polymerase cần đến sự có mặt của các primer, từ đó enzyme DNA polymerase có thể gắn các nucleotid tiếp theo. Các primer chính là các đọan oligonucleic gồm các bazơ của RNA và DNA trong đó hai bazơ đầu tiên luôn là bazơ của RNA. Các primer này được tổng hợp nhờ họat động của một enzyme khác gọi là primase. Enzyme helicase cần thiết cho quá trình tháo xoắn của cấu trúc xoắn kép DNA để trở thành những sợi đơn giúp cho quá trình sao chép DNA diễn ra theo đúng nguyên tắc bán bảo toàn (semiconservative)

Các DNA polymerase thường có tính bảo thủ cao về mặt cấu trúc, nghĩa là cấu trúc bộ phận tham gia xúc tác của enzyme này nhìn chung thay đổi rất ít giữa các loài. Những cấu trúc được bảo lưu này nói lên đặc điểm ưu việt trong quá trình tiến hóa.

DNA polymerase được xem như là holoenzyme vì nó cần có một ion Mg làm vai trò một co-factor giúp cho hoạt động được chuẩn xác. Khi không có nguyên tử Mg này phần còn lại của enzyme gọi là một apoenzyme.

Chỉ có một vài DNA polymerase có khả năng sữa chữa những sai hỏng trên sợi DNA mới tổng hợp trong quá trình nhân đôi. Khi phát hiện một cặp bazơ liên kết không đúng theo nguyên tắc bổ sung, DNA polymerase sẽ trượt ngược trở lại và thực hiện hoạt tính exonuclease để cắt bỏ bazơ ngoài cũng của chuỗi nucleic acid theo hướng 3'-> 5'cho đến vị trí của cặp bazơ sai hỏng (hoạt động này được gọi là họat tính đọc sửa (proofreading)). Sau khi cắt bỏ cặp base sai, enzyme polymerase sẽ thay thế bằng bazơ thích hợp và qua trình sao chép lại được tiến hành.

Một vài loại virus cũng mã hóa những phân tử DNA polymerase đặc biệt có khả năng sao chép chọn lọc DNA của virus thông qua nhiều cơ chế khác nhau. Các retrovirus mã hóa một loại DNA polymerase sử dụng khuôn là RNA để tổng hợp những phân tử DNA, đó là các enzyme phiên mã ngược (reverse transcriptase).

Mục lục 1 Vi khuẩn 2 Eukaryote 3 Xem thêm 4 Liên kết ngoài

[sửa] Vi khuẩn

Vi khuẩn có ba nhóm DNA polymerase:

• Pol I: Đóng vai trò trong sữa chữa DNA .
• Pol II: Hoạt động như một 5'->3' exonuclease (có thể loại bỏ primer), sau đó tiếp tục kéo dài phân tử DNA để lấp vào chổ khuyết đó.
• Pol III: Là polymerase chủ yếu của vi khuẩn (tham gia nhân đôi phân tử DNA), và có họat tính đọc sửa (proofreading).

[sửa] Eukaryote

Cho đến bây giờ ngừoi ta đã phát hiện có 6 nhóm DNA Polymerase chính trong tế bào eukaryote:

• Pol α: có vai trò như primase (để tổng hợp RNA primer), và sau đó thực hiên việc kéo dại phân tử DNA từ primer bằng cách gắn các nucleotid vào. Sau đó một vài trăm nucleotid kéo dài đó được cắt bỏ bởi Pol δ và ε
• Pol β: có chức năng sửa chữa DNA
• Pol γ: sao chép DNA của ty thể
• Pol δ: cùng với Pol ε là các polymerase chính ở tế bào eukaryote, nó có thể lấp khoảng trông sau khi cắt bỏ primer nhưng nó không có đặc tính của men 5'->3'
• Pol ε: tương tự như Pol δ
• Pol ζ.

Không có polymerase nào của eukaryote có thể cắt bỏ primers (hoạt tính 5'->3' exonuclease), chức năng này được thực hiện bởi các enzyme khác. Chỉ các enzyme nảo liên quan đến việc kéo dài phân tử DNA (γ, δ and ε) thì có khả năng đọc sửa proofreading (3'->5' exonuclease).

Còn có các polymerases của các eukaryote được biết đến như: η, θ, ι, κ, λ, và μ. Và các enzyme khác nữa, tuy nhiên danh pháp vẫn chưa rõ ràng.

[sửa] Xem thêm

• PCR

[sửa] Liên kết ngoài

• Eukaryotic DNA Polymerases: Proposal for a Revised Nomenclature
• Annual Review of Biochemistry: EUKARYOTIC DNA POLYMERASES
• DNA polymerase: PDB molecule of the month

Các ngành của sinh học
Giải phẫu học | Sinh học vũ trụ | Hóa sinh | Tin sinh học | Thực vật học | Tế bào học | Sinh thái học | Sinh học phát triển | Di truyền học | Sinh học biển | Sinh học người | Vi sinh vật học | Sinh học phân tử | Nguồn gốc sự sống | Cổ sinh vật học | Miễn dịch học | Sinh lý học | Phân loại học | Động vật học | Trang chính Sinh học