DNA polymerase

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
DNA polymerase 3D structure.

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 đoạn oligonucleic gồm các bazơ của RNADNA trong đó hai bazơ đầu tiên luôn là bazơ của RNA. Các primer này được tổng hợp nhờ hoạt 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 sửa 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 hoạt 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).

Vi khuẩn[sửa | sửa mã nguồn]

Vi khuẩn có ba nhóm DNA polymerase:

  • Pol I: Đóng vai trò trong sửa 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 chỗ khuyết đó.
  • Pol III: Là polymerase chủ yếu của vi khuẩn (tham gia nhân đôi phân tử DNA), và có hoạt tính đọc sửa (proofreading).

Eukaryote[sửa | sửa mã nguồn]

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

  • RNA polimerase: 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 III: là enzim quan trọng nhất trong quá trình nhân đôi DNA, chức năng tổng hợp mạch DNA con bằng cách bổ sung dNTP vào đoạn mồi --> kéo dài đoạn mồi ra. Chúng là enzim hoạt động ở cả 2 mạch DNA.
  • DNA polymerase I: ở eukaryote có thể cắt bỏ primers (hoạt tính 5'->3' exonuclease), sau đó liền tổng hợp bù 1 đoạn DNA lấp vào khoảng trống đó. Ngoài ra DNA pol I còn tham gia hoạt tính sửa sai tích cực nhờ hoạt tính exonuclease 5' - 3'.
  • Pol II, IV, V: vai trò sửa sai trong nhân đôi DNA...

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]