Wat is de rol van DNA-polymerase in replicatie

DNA-polymerase is het enzym dat verantwoordelijk is voor het vormen van nieuwe kopieën van DNA, in de vorm van nucleïnezuurmoleculen. DNA-replicatie is het cellulaire proces dat betrokken is bij de synthese van een exacte kopie van een bestaand DNA-molecuul. Tijdens DNA-replicatie leest DNA-polymerase de bestaande / sjabloon-DNA-streng terwijl een nieuwe, complementaire DNA-streng aan de sjabloon wordt gesynthetiseerd. Het voegt eraan toe nucleotiden naar het 3'-uiteinde van de groeiende streng, één nucleotide tegelijk. Bovendien is DNA-polymerase betrokken bij het proeflezen van het gesynthetiseerde DNA. 

Key Areas Covered

1. Wat is DNA-polymerase
     - Definitie, functie, typen
2. Wat is DNA-replicatie
     - Definitie, feiten, rol
3. Wat is de rol van DNA-polymerase in replicatie
     - Functie van DNA-polymerase

Sleutelbegrippen: DNA-polymerase, DNA-replicatie, 3 'tot 5'-exonuclease-activiteit, proeflezen

Wat is DNA-polymerase

DNA-polymerase is het enzym dat verantwoordelijk is voor DNA-replicatie. Het voegt complementaire nucleotiden toe aan de groeiende DNA-streng, afhankelijk van de nucleotiden in de matrijsstreng. Prokaryoten hebben DNA-polymerasen I tot V. DNA-polymerase I en III zijn verantwoordelijk voor 80% van de DNA-replicatie in prokaryoten. Eukaryoten hebben DNA-polymerasen α, β, λ, γ, σ, μ, δ, ε, η, ι, κ, ζ, θ en Rev1. DNA-polymerase wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: DNA-polymerase

Retrovirussen zoals RNA-virussen maken gebruik van RNA-afhankelijk DNA-polymerase om DNA te synthetiseren van een RNA-matrijs.

Wat is DNA-replicatie

DNA-replicatie is een cellulair proces waarmee een exacte kopie van een bepaald DNA-molecuul wordt gesynthetiseerd. Het treedt op tijdens de S-fase van interfase, voorafgaand aan celdeling. In het algemeen is DNA een dubbelstrengs molecuul en dienen beide strengen als sjablonen voor DNA-replicatie. Bovendien bestaat elk van de nieuw gesynthetiseerde DNA-moleculen uit een oude DNA-streng. Daarom is DNA-replicatie een semi-conservatief proces. DNA-replicatie wordt getoond in Figuur 2.

Figuur 2: DNA-replicatie

DNA-replicatie omvat verschillende enzymen en veel eiwitten. Helicase, RNA-primase en DNA-polymerase zijn enkele enzymen die bij replicatie zijn betrokken. Transcriptiefactoren zijn de eiwitten die betrokken zijn bij DNA-replicatie.

Wat is de rol van DNA-polymerase in replicatie

DNA-polymerase vervult verschillende functies tijdens replicatie. De belangrijkste functie van DNA-polymerase is het synthetiseren van een nieuwe DNA-streng. Afgezien van dit, DNA-polymerase is ook betrokken bij het corrigeren van de fouten van toegevoegde nucleotiden in een proces dat bekend staat als proeflezen. Proofreading helpt de integriteit van het dubbelstrengs DNA te behouden.

1. Synthese van een nieuwe DNA-streng - DNA-polymerase voegt complementaire nucleotiden toe aan zowel leidende als achterblijvende strengen in de richting 3 'tot 5'. Het vereist een RNA-primer voor de initiatie van het proces, dat wordt gesynthetiseerd door RNA-primase. DNA-polymerase begint met het toevoegen van complementaire nucleotiden aan de matrijsstreng vanaf het 3'-uiteinde van de primer.
2. Dubbele controle van het binnenkomende nucleotide - Over het algemeen de juiste complementaire nucleotide paren met de nieuwe, binnenkomende nucleotiden in de groeiende keten. Voordat DNA-polymerase wordt gevormd, controleert het DNA-gepaarde nucleotide. Het proeflezen is weergegeven in figuur 3.

Figuur 3: Proeflezen

3. Exonucleolytische proeflezen - Er kunnen echter enkele incorrecte nucleotiden aan de groeiende keten worden toegevoegd. Onmiddellijk na de toevoeging van dergelijke nucleotiden, verteert een afzonderlijke katalytische subeenheid van DNA-polymerase met 3'-naar-5'-exonuclease-activiteit het onjuist gepaarde nucleotide van de groeiende streng en hersynthetiseert het juiste nucleotide.

Conclusie

DNA-polymerase is het enzym dat verantwoordelijk is voor de synthese van een nieuwe DNA-streng door de bestaande DNA-streng als sjabloon te gebruiken. Anders dan dat, DNA-polymerase is ook uitgerust met proofreading-mechanismen om de integriteit van DNA te behouden.

Referentie:

1. Garcia-Diaz, Miguel en Katarzyna Bebenek. "Meerdere functies van DNA-polymerasen." Kritieke beoordelingen in installatiewetenschappen, Amerikaanse National Library of Medicine, maart 2007, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "DNA-polymerase" door Yikrazuul - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "0323 DNA-replicatie" door OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
3. "DNA-polymerase" door I, Madprime (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia