Belangrijk verschil – DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3
DNA-polymerase is een speciale groep enzymen die betrokken zijn bij DNA-replicatie van levende organismen. Door de aanwezigheid van dit enzym wordt genetische informatie van de ene generatie op de volgende generatie doorgegeven. Er zijn verschillende vormen van DNA-polymerase-enzym gevonden in eukaryoten en prokaryoten. DNA-polymerase 1, 2 en 3 worden alleen gevonden in prokaryotische organismen en ze spelen verschillende rollen bij DNA-replicatie. Het belangrijkste verschil tussen DNA-polymerase 1 2 en 3 hangt voornamelijk af van de primaire functie van elk enzym. DNA-polymerase 3 is het belangrijkste enzym dat de DNA-synthese katalyseert, terwijl DNA-polymerase 1 en 2 betrokken zijn bij DNA-reparatie en proeflezen.
Wat is DNA-polymerase?
DNA-duplicatie is een must voor het doorgeven van genetische informatie van ouder op nageslacht. Dit wordt mogelijk gemaakt door een speciaal enzym genaamd DNA-polymerase. DNA-polymerase kan worden gedefinieerd als een alomtegenwoordig enzym dat de synthese van DNA katalyseert dat complementair is aan het bestaande DNA in levende cellen. Het werd voor het eerst ontdekt in E coli door Arthur Kornberg in 1955. DNA-replicatie en onderhoud worden voornamelijk bepaald door DNA-polymerasen in de cel. De ontdekking van DNA-polymerasen hielp veel technieken van de moleculaire biologie. Het is het enzym dat nodig is om nieuwe DNA-strengen te synthetiseren die lijken op het oorspronkelijke DNA van de organismen uit nucleotiden tijdens vele moleculair biologische technieken, waaronder PCR, genklonering, gensequencing, ziektediagnose, gentherapie, polymorfismeanalyse, enz.
DNA-polymerasen bestaan in meerdere vormen die verschillen van vorm en grootte. Ze behoren tot verschillende families: A, B, C, D, X, Y en RT. Prokaryotische DNA-polymerasen zijn gegroepeerd in vijf verschillende categorieën, namelijk DNA-polymerase 1, DNA-polymerase 2, DNA-polymerase 3, DNA-polymerase 4 en DNA-polymerase 5. Eukaryotische organismen hebben ongeveer vijftien verschillende DNA-polymerasen namelijk polymerase β, λ, σ, μ, α, δ, ε, η, ι, κ, Rev1, ζ, γ, θ en ν.
Figuur 01: DNA-polymerase
Bij het synthetiseren van nieuw DNA door DNA-polymerase, begint het vanaf het 3'-uiteinde en stuurt het de synthese naar het 5'-uiteinde door nucleotiden per keer toe te voegen, complementair aan het sjabloon-DNA. DNA-polymerase heeft een reeds bestaande 3'-OH-groep nodig om de ketensynthese te starten en wordt mogelijk gemaakt door het kleine DNA- of RNA-fragment dat primer wordt genoemd. DNA-polymerase leest het sjabloon-DNA en beweegt van het 3'-uiteinde naar het 5'-uiteinde, waardoor een nieuwe 5'-3'-DNA-streng wordt gemaakt.
Wat is DNA-polymerase 1?
DNA-polymerase 1 (Pol 1) is een enzym dat wordt aangetroffen in prokaryoten en dat helpt bij bacteriële DNA-replicatie. Het is het eerste type DNA-polymerase dat in 1956 door Arthur Kornberg werd ontdekt. Dit enzym is aanwezig in alle prokaryotische organismen. Pol 1 wordt gecodeerd door het gen polA en bestaat uit 928 aminozuren. Het heeft een 5'- tot 3'-exonuclease-activiteit; het is dus populair als een DNA-reparerend enzym in plaats van een DNA-replicerend enzym. Het heeft ook het vermogen om meerdere polymerisaties te katalyseren voorafgaand aan het vrijgeven van het matrijs-DNA, en het aan elkaar verbinden van Okazaki-fragmenten door nieuw DNA te vullen en RNA-primers te verwijderen.
Pol 1 geïsoleerd uit E Coli werd veelvuldig gebruikt in moleculaire toepassingen. Toen Taq Polymerase echter eenmaal werd ontdekt, verving het de E Coli Pol 1 in PCR-technologie. Taq-polymerase is een soort thermostabiele DNA-polymerase die behoort tot Pol 1.
Figuur 02: DNA-polymerase 1
Wat is DNA-polymerase 2?
DNA-polymerase 2 (Pol 2) is een prokaryotisch enzym dat de DNA-replicatie katalyseert. Het behoort tot de polymerase B-familie en wordt gecodeerd door het gen polB. Het werd voor het eerst ontdekt uit E Coli door Thomas Kornberg in 1970. Pol 2 is een bolvormig eiwit dat bestaat uit 783 aminozuren. Het heeft zowel 3'-tot 5'-exonuclease-activiteit als 5'-tot 3'-polymerase-activiteit. Het interageert met DNA-polymerase 3-enzymen om de betrouwbaarheid en procesiviteit van DNA-replicatie te behouden. Pol 2 heeft ook de mogelijkheid om het nieuw gesynthetiseerde DNA te proeflezen op nauwkeurigheid.
Figuur 03: DNA-polymerase 2
Wat is DNA-polymerase 3?
DNA-polymerase 3 (Pol 3) is het belangrijkste enzym dat de DNA-replicatie in prokaryoten katalyseert. Het behoort tot de familie C-polymerase en wordt gecodeerd door het gen polC. Het werd ontdekt door Thomas Kornberg in 1970. Pol 3 is een onderdeel van de replicatievork en kan 1000 nucleotiden per seconde toevoegen aan de nieuw polymeriserende DNA-streng.
Pol 3 is een holo-enzym dat is samengesteld uit tien verschillende eiwitten en heeft drie functionele moleculen, namelijk α, ε en θ. Drie functionele moleculen van Pol 3 zijn afzonderlijk verantwoordelijk voor drie acties van het enzym. De α-subeenheid beheert de polymerisatie van DNA, terwijl de de exonuclease-proefleesactiviteit van het pol 3-enzym beheert. De θ-subeenheid helpt de ε-subeenheid bij het proeflezen.
Figuur 04: Subeenheden van DNA-polymerase 3
Wat is het verschil tussen DNA-polymerase 1 en 2 en 3?
DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3 |
|
| Polymerase 1 | Polymerase 1 is samengesteld uit 928 aminozuren. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 is samengesteld uit 783 aminozuren. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 is een holo-enzym dat bestaat uit tien eiwitten die zijn gerangschikt in drie functionele subeenheden. |
| Familie | |
| Polymerase 1 | Polymerase 1 behoort tot de polymerasefamilie A. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 behoort tot de polymerasefamilie B. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 behoort tot de polymerasefamilie C. |
| Hoofdfunctie | |
| Polymerase 1 | Dit is verantwoordelijk voor DNA-reparatie en het verwijderen van RNA-primers. |
| Polymerase 2 | Dit is verantwoordelijk voor het proeflezen, de betrouwbaarheid en de verwerking van nieuw gevormd DNA |
| Polymerase 3 | Dit is verantwoordelijk voor DNA-polymerisatie |
Samenvatting – DNA Polymerase 1 vs 2 vs 3
DNA-polymerase is een belangrijke enzymklasse die in alle levende organismen wordt aangetroffen. De belangrijkste functie van DNA-polymerase is DNA-replicatie. Het is in staat om nucleotiden te assembleren en nieuw complementair DNA voor bestaand DNA te synthetiseren. Dit enzym bestaat in verschillende vormen, variërend van vorm en grootte. DNA-polymerase 1, 2 en 3 zijn prokaryotische DNA-polymerasen die betrokken zijn bij DNA-replicatie. Pol 1 katalyseert het herstel van DNA-schade. Pol 2 katalyseert de betrouwbaarheid en verwerkbaarheid van DNA-replicatie. Pol 3 katalyseert de 5’ naar 3’ DNA-polymerisatie.
