Polimerase de DNA

Etapa 2 da replicação do DNA: Criação de uma nova corrente com polimerase de DNA. Fonte: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

O que é polimerase de DNA?

O Polimerase de DNA É uma enzima responsável por catalisar a polimerização da nova fita de DNA durante a replicação desta molécula. Sua principal função é emparelhar. Também participa do reparo do DNA.

Esta enzima permite a correspondência correta entre as bases de DNA da cadeia de mofo e a nova, seguindo o esquema de A é aparente com T e G com C.

O processo de replicação do DNA deve ser eficaz e deve ser realizado rapidamente, para que a polimerase de DNA atue adicionando cerca de 700 nucleotídeos por segundo e cometem apenas um erro a cada 10⁹ ou 10¹⁰ nucleotídeos incorporados.

Existem diferentes tipos de polimerase de DNA. Estes variam tanto em eucariotos quanto em procariontes, e cada um tem um papel específico na replicação e reparo do DNA.

Pessoal

Procariontes

Os organismos procarióticos (organismos sem um núcleo verdadeiro, delimitados por uma membrana) têm três principais polimerases DNA, comumente abreviado como poli, ii e iii.

DNA polimerase I Participa da replicação e reparo do DNA e possui atividade de exonuclease em ambas as direções. Considera -se que o papel dessa enzima na replicação é secundário.

O II participa do reparo do DNA e sua atividade de exonuclease é no sentido 3'-5 '. O III participa da replicação e revisão do DNA, e também da enzima anterior, apresenta a atividade da exonuclease no sentido de 3'-5 '.

Eucarotas

Os eucariotos (organismos com um núcleo verdadeiro, delimitados por uma membrana) têm cinco DNA de polimerase, chamados com letras do alfabeto grego: α, β, γ, δ e ε.

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A γ polimerase está localizada nas mitocôndrias e é responsável pela replicação de material genético nessa organela celular. Por outro lado, os outros quatro estão no núcleo das células e estão envolvidos na replicação do DNA nuclear.

As variantes α, δ e ε são as mais ativas no processo de divisão celular, o que sugere que sua principal função está associada à produção de cópias de DNA.

Enquanto isso, o DNA polimerase β apresenta picos de atividade nas células que não estão sendo divididas; portanto, supõe -se que sua principal função esteja associada ao reparo do DNA.

Diferentes experimentos conseguiram verificar a hipótese que se associa principalmente a polimerases α, δ e ε com a replicação do DNA. Os tipos γ, δ e ε apresentam atividade exonuclease 3'-5 '.

Archaeas

Os novos métodos de seqüenciamento conseguiram identificar uma enorme variedade de famílias de polimerase de DNA. Nos arcos, especificamente, uma família de enzimas, chamada Família D, foi identificada, exclusiva desse grupo de organismos.

Funções

Replicação do DNA

A replicação do DNA requer uma série de enzimas que catalisam o processo. Entre essas moléculas de proteína, a DNA polimerase se destaca.

Todas as polimerases conhecidas DNA compartilham duas propriedades essenciais associadas ao processo de replicação.

• Primeiro, todas as polimerases sintetizam a fita de DNA na direção 5'-3 ', adicionando o DNT ao grupo hidroxila da cadeia de crescimento.
• Segundo, o DNA da polimerase não pode começar a sintetizar uma nova cadeia de nada. Eles precisam de um elemento adicional conhecido como First ou Priming, que é uma molécula formada por alguns nucleotídeos concedidos por um grupo hidroxila livre, onde a polimerase pode ser ancorada e iniciar sua atividade. Esta é uma das diferenças fundamentais entre o DNA e as polimerases de RNA, uma vez que este é capaz de iniciar a síntese de uma cadeia de Novo.

Reparo de DNA

O DNA é constantemente exposto a fatores, endógeno e exógeno, o que pode danificá -lo. Esses danos podem bloquear a replicação e se acumular, para que afetem a expressão de genes, gerando problemas nos vários processos celulares.

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Além de sua função no processo de replicação do DNA, a polimerase também é um componente -chave dos mecanismos de reparo de DNA. Eles também podem atuar como sensores no ciclo celular que impedem a entrada da fase de divisão se o DNA for danificado.

Estrutura

Atualmente, graças aos estudos de cristalografia, foi possível elucidar as estruturas de várias polimerases. Com base em sua sequência primária, as polimerases são agrupadas em famílias: A, B, C, X e Y.

Alguns aspectos são comuns a todas as polimerases, particularmente aquelas relacionadas aos centros catalíticos da enzima.

Isso inclui dois locais ativos principais que possuem íons metálicos, com dois resíduos de aspartato e um resíduo variável, seja aspartato ou glutamato, que coordena metais. Há outra série de resíduos carregados em torno do centro catalítico e são preservados nas diferentes polimerases.

Nos procariontes, a DNA polimerase I é um polipeptídeo de 103 kD, o II é um polipeptídeo de 88 kD e o III consiste em dez subunidades.

Nos eucariotos, as enzimas são maiores e mais complexas: α é formado por cinco unidades, β e γ para uma subunidade, δ para duas subunidades e ε por 5 por 5.

Formulários

Prc

A reação em cadeia da polimerase (PRC) é um método usado em todos os laboratórios de biologia molecular, graças à sua utilidade e simplicidade. O objetivo deste método é ampliar massivamente uma molécula de DNA de interesse.

Para conseguir isso, os biólogos usam um DNA da polimerase que não é danificado pelo calor (alta temperatura é indispensável para esse processo) para amplificar a molécula. O resultado desse processo é um alto número de moléculas de DNA que podem ser usadas com fins diferentes.

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Um dos lucros clínicos mais destacados da técnica é o seu uso no diagnóstico médico. A RPC pode ser usada para verificar a presença de bactérias e vírus patogênicos em pacientes, como no caso de coronavírus.

Antibióticos e medicamentos antitumorais

Um número significativo de medicamentos mira.

Em alguns deles, o branco é a inibição da atividade da DNA polimerase. Por exemplo, medicamentos quimioterapêuticos citabina, também chamados de citosina arabinoside, desativa a DNA polimerase.

Referências

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a.D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. Biologia celular essencial. Garland Science.
2. Cann, i. K., & Ishino, e. Replicação de DNA archaeal: Identificando as peças para resolver um quebra -cabeça. Genética.
3. Cooper, g. M., & Hausman, r. E. A célula: abordagem molecular. Medicinska Naklada.