DNA polymerase

เอนไซม์หนึ่งที่มีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ DNA คือ DNA polymerase ภายใน เซลล์ E. coli มีเอนไซม์ DNA polymerase อยู่ทั้งสิ้นสามชนิด


DNA polymerase I (Pol I) สามารถเร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะฟอสโฟไดเอสเตอร์ร ะหว่างหมู่ แอลฟา-ฟอสโฟริลของนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟต กับหมู่ 3'-OH ของปลายโซ่ DNA (ไพรเมอร์)ที่เพิ่ม ความยาว


1. 3'>5'exonuclease activity
หมายถึง การทำงานของ 3'>5' เอกโซนิวคลีเอสถูก กระตุ้นโดยปลาย 3' ของนิวคลีโอ-ไทด์ที่มีหมู่ -OH อิสระและยังไม่จับคู่เบส ถ้า Pol I ใช้ ้แอกติวีตีของพอลิเมอเรสเร่งปฏิกิริยาที่มี นิวคลีโอไทด์ผิดมาต่อที่ปลายโซ ่DNA และยังไม่ ่จับคู่เบส แอกติวีตีของพอลิเมอเรสจะถูกยับยั้ง 3'>5' เอกโซนิวคลีเอสจะทำหน้าที่ตัด นิวคลีโอไทด์ที่ผิดออกไป แล้วพอลิเมอเรสจะทำหน้าที่ต่อไป เพราะฉะนั้น Pol I จึงทำหน้าที่ในการตรวจความถูกต้องของสาย DNA ที่ถูกสร้างขึ้น ( หรือที่เรียกว่า proofreading )


2. 5'>3'exonuclease activity หมายถึง การทำงานของ 5'>3' เอกโซนิวคลีเอส ต่างจาก 3'>5' เอกโซนิวคลีเอส 5'>3' เอกโซนิวคลีเอสสลายพันธะใน DNA สายเดี่ยวที่มีรอยขาด(nick) และต้องอยู่ในบริเวณเกลียวคู่ โดยไม่คำนึงว่าปลาย 5'-นิวคลีโอโทด์มีหมู่ -OH หรือหมู่ฟอสเฟต หรือจับคู่เบสหรือไม่ การสลายพันธะที่ปลาย 5' โดย 5'>3'

เอกโซนิวคลีเอสจะสลายพันธะสุดท้าย(สลายมอโนนิวคลีโอไทด์ออกไป) หรือสลายพันธะที่ห่างจากปลาย 5' หลายหน่วย ถึง 10 หน่วยได้ (สลายโอลิโกนิวคลีโอไทด์ ์ออกไป) ซึ่งต่างจาก 3'>5' เอกโซนิวคลีเอสที่สลายพันธะ ของ มอโนนิวคลีโอไทด์ ที่ปลาย 3' และมีหมู่ -OH อิสระและไม่จับคู่เบส

5'>3' เอกโซนิวคลีเอสแอกติวีตีมีหน้าที่สำคัญในกระบวนการสร้าง DNA โดยสลายส่วนของ RNAไพรเมอร์ แล้วสร้าง DNA ขึ้นแทนRNAไพรเมอร์ ( ของ Okazaki fragment) โดยใช้ปฏิกิริยา nick translation นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องในการกำจัดไพริมิดีนไดเมอร์ ์(pyrimidine dimer) ที่เกิดขึ้นเมื่อ DNA ถูกแสงอัลตราไวโอเลต (ultraviolet light)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


เมื่อใช้เอนไซม์โปรตีเอส (protease) เช่น สับทิลิซิน (subtilisin) หรือทริปซิน (trypsin) สลาย Pol I จะได้ 2 ชิ้นส่วนคือ ชิ้นส่วนใหญ่ (large fragment หรือ Klenow fragment) มีน้ำหนักโมเลกุล 67 kD (กรดอะมิโนหน่วยที่ 324-928) ประกอบด้วย 2 โดเมน (domain) ที่ต่างกัน โดเมนเล็กเป็นบริเวณ ของ 3'>5 'เอกโซนิวคลีเอส (proofreading) และโดเมน ใหญ่เป็นบริเวณของพอลิเมอเรส เพราะฉะนั้นชิ้นส่วนใหญ่ จึงประกอบด้วย พอลิเมอเรส และ 3'>5' เอกโซนิวคลีเอสแอกติวีตี ชิ้นส่วนเล็ก (small fragment) มี น้ำหนักโมเลกุล 36 kD (กรดอะมิโนหน่วยที่ 1-323) มี 5'>3' เอกโซนิวคลีเอสแอกติวีตี เพราะฉะนั้น Pol I จึงมีบริเวณแอกตีฟ 3 บริเวณ ที่ต่างกันบนโซ่พอลิเพปไทด์ 1โซ่


DNA polymerase II และ DNA polymerase III

มีความสามารถในการทำงานเพียง 5'>3'polymerase activity และ 3'>5'exonuclease activity (proof reading) เท่านั้น แต่เนื่องจาก DNA polymerase III ทำงานได้เร็วที่สุด จึงเป็นเอนไซม์หลักในการสังเคราะห์ DNA ส่วน DNA polymerase II มีบทบาทในการซ่อมแซม DNA ที่แตกหักเสียหาย

HOME
ที่มา: http://diverge.hunter.cuny.edu/~weigang/Images/09-04_polymerase_1.jpg