تفاوت کلیدی - DNA پلیمراز 1 در مقابل 2 در مقابل 3
DNA پلیمراز یک کلاد ویژه از آنزیم هایی است که در همانندسازی DNA موجودات زنده نقش دارند. اطلاعات ژنتیکی به دلیل وجود این آنزیم از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود. اشکال مختلفی از آنزیم DNA پلیمراز در یوکاریوت ها و پروکاریوت ها وجود دارد. DNA پلیمراز 1، 2 و 3 تنها در موجودات پروکاریوتی یافت می شود و نقش های متفاوتی در همانندسازی DNA ایفا می کنند. تفاوت اصلی بین DNA پلیمراز 1 2 و 3 عمدتاً به عملکرد اصلی هر آنزیم بستگی دارد. DNA پلیمراز 3 آنزیم اصلی است که سنتز DNA را کاتالیز می کند، در حالی که DNA پلیمراز 1 و 2 در ترمیم و تصحیح DNA نقش دارند.
DNA پلیمراز چیست؟
تکثیر DNA برای انتقال اطلاعات ژنتیکی از والدین به فرزندان ضروری است. این امر توسط آنزیم خاصی به نام DNA پلیمراز تسهیل می شود. DNA پلیمراز را می توان به عنوان آنزیمی در همه جا تعریف کرد که سنتز DNA مکمل DNA موجود در سلول های زنده را کاتالیز می کند. برای اولین بار در E coli توسط آرتور کورنبرگ در سال 1955 کشف شد. تکثیر و نگهداری DNA عمدتاً توسط DNA پلیمرازها در سلول کنترل می شود. کشف DNA پلیمرازها به بسیاری از تکنیک های زیست شناسی مولکولی کمک کرد. این آنزیم مورد نیاز برای سنتز رشته‌های DNA جدید مشابه DNA اصلی موجودات از نوکلئوتیدها در طی بسیاری از تکنیک‌های بیولوژیکی مولکولی از جمله PCR، کلون‌سازی ژن، توالی‌یابی ژن، تشخیص بیماری، ژن درمانی، تجزیه و تحلیل پلی‌مورفیسم و غیره است.
DNA پلیمرازها به اشکال مختلف متفاوت از شکل و اندازه وجود دارند. آنها به چندین خانواده تعلق دارند: A، B، C، D، X، Y و RT. DNA پلیمرازهای پروکاریوتی به پنج دسته مختلف به نام های DNA پلیمراز 1، DNA پلیمراز 2، DNA پلیمراز 3، DNA پلیمراز 4 و DNA پلیمراز 5 گروه بندی می شوند.موجودات یوکاریوتی تقریباً پانزده DNA پلیمراز مختلف دارند که عبارتند از پلیمراز β، λ، σ، μ، α، δ، ε، η، ι، κ، Rev1، ζ، γ، θ و ν.
شکل 01: DNA پلیمراز
هنگام سنتز DNA جدید توسط DNA پلیمراز، از انتهای 3 شروع می شود و با افزودن نوکلئوتیدها در یک زمان، مکمل DNA الگو، سنتز را به سمت انتهای 5 هدایت می کند. DNA پلیمراز برای شروع سنتز زنجیره به یک گروه OH 3 از قبل موجود نیاز دارد و توسط قطعه کوچک DNA یا RNA به نام پرایمر تسهیل می شود. DNA پلیمراز DNA الگو را می خواند و از انتهای 3 به انتهای 5 حرکت می کند و یک رشته DNA جدید 5'-3' ایجاد می کند.
DNA پلیمراز 1 چیست؟
DNA پلیمراز 1 (Pol 1) آنزیمی است که در پروکاریوت ها یافت می شود و به تکثیر DNA باکتریایی کمک می کند.این اولین نوع DNA پلیمراز است که توسط آرتور کورنبرگ در سال 1956 کشف شد. این آنزیم در همه موجودات پروکاریوتی وجود دارد. Pol 1 توسط ژن polA رمزگذاری شده و از 928 اسید آمینه تشکیل شده است. دارای فعالیت اگزونوکلئاز 5 تا 3 است. بنابراین، به عنوان یک آنزیم ترمیم کننده DNA به جای آنزیم تکثیر کننده DNA محبوب است. همچنین توانایی کاتالیز کردن چند پلیمریزاسیون را قبل از آزادسازی DNA الگو و اتصال قطعات اوکازاکی با پر کردن DNA جدید و حذف پرایمرهای RNA دارد.
Pol 1 جدا شده از E Coli به طور گسترده در کاربردهای مولکولی استفاده شد. با این حال، هنگامی که Taq Polymerase کشف شد، جایگزین E Coli Pol 1 در فناوری PCR شد. Taq پلیمراز نوعی DNA پلیمراز مقاوم در برابر حرارت است که متعلق به Pol 1 است.
شکل 02: DNA پلیمراز 1
DNA Polymerase 2 چیست؟
DNA پلیمراز 2 (Pol 2) یک آنزیم پروکاریوتی است که تکثیر DNA را کاتالیز می کند. به خانواده پلیمراز B تعلق دارد و توسط ژن polB کدگذاری می شود. اولین بار در سال 1970 توسط توماس کورنبرگ از E Coli کشف شد. Pol 2 یک پروتئین کروی است که از 783 اسید آمینه تشکیل شده است. هم فعالیت اگزونوکلئاز 3 تا 5 و هم فعالیت پلیمراز 5 تا 3 دارد. با آنزیم های DNA پلیمراز 3 تعامل می کند تا وفاداری و فرآیند همانندسازی DNA را حفظ کند. Pol 2 همچنین توانایی تصحیح DNA تازه سنتز شده را برای دقت دارد.
شکل 03: DNA پلیمراز 2
DNA پلیمراز 3 چیست؟
DNA پلیمراز 3 (Pol 3) آنزیمی اصلی است که تکثیر DNA را در پروکاریوت ها کاتالیز می کند.به خانواده C پلیمراز تعلق دارد و توسط ژن polC کدگذاری می شود. این ماده توسط توماس کورنبرگ در سال 1970 کشف شد. Pol 3 جزء چنگال همانندسازی است و می تواند در هر ثانیه 1000 نوکلئوتید را به رشته DNA تازه پلیمریزه شده اضافه کند.
Pol 3 یک هولوآنزیم است که از ده پروتئین مجزا تشکیل شده و دارای سه مولکول عملکردی به نام‌های α، ε و θ است. سه مولکول عملکردی Pol 3 به طور جداگانه مسئول سه عمل آنزیم هستند. زیرواحد α پلیمریزاسیون DNA را مدیریت می کند در حالی که ε فعالیت تصحیح اگزونوکلئاز آنزیم pol 3 را مدیریت می کند. زیر واحد θ به زیر واحد ε برای تصحیح کمک می کند.
شکل 04: زیر واحدهای DNA پلیمراز 3
تفاوت بین DNA پلیمراز 1 و 2 و 3 چیست؟
DNA پلیمراز 1 در مقابل 2 در مقابل 3 |
|
| پلیمراز 1 | پلیمراز 1 از 928 اسید آمینه تشکیل شده است. |
| Polymerase 2 | پلیمراز 2 از 783 اسید آمینه تشکیل شده است. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 یک هولوآنزیم متشکل از ده پروتئین است که در سه زیر واحد عملکردی مرتب شده اند. |
| خانواده | |
| پلیمراز 1 | Polymerase 1 متعلق به خانواده پلیمراز A است. |
| Polymerase 2 | Polymerase 2 متعلق به خانواده پلیمراز B است. |
| Polymerase 3 | Polymerase 3 متعلق به خانواده پلیمراز C است. |
| عملکرد اصلی | |
| پلیمراز 1 | این مسئول ترمیم DNA و حذف پرایمرهای RNA است. |
| Polymerase 2 | این مسئول تصحیح، وفاداری و پردازش DNA تازه تشکیل شده است |
| Polymerase 3 | این مسئول پلیمریزاسیون DNA است |
خلاصه - DNA پلیمراز 1 در مقابل 2 در مقابل 3
DNA پلیمراز یک کلاس آنزیمی مهم است که در همه موجودات زنده یافت می شود. عملکرد اصلی DNA پلیمراز همانندسازی DNA است. قادر به جمع آوری نوکلئوتیدها و سنتز DNA مکمل جدید برای DNA موجود است. این آنزیم به اشکال مختلف با شکل و اندازه وجود دارد. DNA پلیمراز 1، 2 و 3 DNA پلیمرازهای پروکاریوتی هستند که در همانندسازی DNA نقش دارند. Pol 1 ترمیم آسیب های DNA را کاتالیز می کند. Pol 2 وفاداری و فرآیند همانندسازی DNA را کاتالیز می کند. Pol 3 پلیمریزاسیون DNA 5 تا 3 را کاتالیز می کند.
