Welche Rolle spielt DNA-Polymerase bei der Replikation?

DNA-Polymerase ist das Enzym, das für die Bildung neuer DNA-Kopien in Form von Nukleinsäuremolekülen verantwortlich ist. DNA-Replikation ist der zelluläre Prozess, der an der Synthese einer exakten Kopie eines vorhandenen DNA-Moleküls beteiligt ist. Während der DNA-Replikation liest die DNA-Polymerase den vorhandenen / Template-DNA-Strang, während ein neuer komplementärer DNA-Strang zum Template synthetisiert wird. Es fügt hinzu Nukleotide bis zum 3'-Ende des wachsenden Strangs jeweils ein Nukleotid. Zusätzlich ist DNA-Polymerase am Korrekturlesen der synthetisierten DNA beteiligt. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist DNA-Polymerase?
     - Definition, Funktion, Typen
2. Was ist DNA-Replikation?
     - Definition, Fakten, Rolle
3. Welche Rolle spielt DNA-Polymerase bei der Replikation?
     - Funktion der DNA-Polymerase

Schlüsselbegriffe: DNA-Polymerase, DNA-Replikation, 3 'bis 5'-Exonuklease-Aktivität, Korrekturlesen

Was ist DNA-Polymerase?

DNA-Polymerase ist das für die DNA-Replikation verantwortliche Enzym. Es fügt dem wachsenden DNA-Strang komplementäre Nukleotide hinzu, abhängig von den Nukleotiden im Template-Strang. Prokaryoten haben DNA-Polymerasen I bis V. DNA-Polymerase I und III sind für 80% der DNA-Replikation in Prokaryoten verantwortlich. Eukaryoten haben DNA-Polymerasen α, β, λ, γ, σ, μ, δ,, η, ι, κ, ζ, θ und Rev1. DNA-Polymerase ist in gezeigt Abbildung 1.

Figur 1: DNA-Polymerase

Retroviren wie RNA-Viren verwenden RNA-abhängige DNA-Polymerase zur Synthese von DNA aus einer RNA-Matrize.

Was ist DNA-Replikation?

Die DNA-Replikation ist ein zellulärer Prozess, durch den eine genaue Kopie eines bestimmten DNA-Moleküls synthetisiert wird. Sie tritt während der S-Phase der Interphase vor der Zellteilung auf. Im Allgemeinen ist DNA ein doppelsträngiges Molekül, und beide Stränge dienen als Matrizen für die DNA-Replikation. Darüber hinaus besteht jedes der neu synthetisierten DNA-Moleküle aus einem alten DNA-Strang. Daher ist die DNA-Replikation ein halbkonservativer Prozess. DNA-Replikation ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: DNA-Replikation

Die DNA-Replikation umfasst mehrere Enzyme und viele Proteine. Helicase, RNA-Primase und DNA-Polymerase sind einige an der Replikation beteiligte Enzyme. Transkriptionsfaktoren sind die Proteine, die an der DNA-Replikation beteiligt sind.

Welche Rolle spielt DNA-Polymerase bei der Replikation?

DNA-Polymerase erfüllt während der Replikation mehrere Funktionen. Die Hauptfunktion der DNA-Polymerase besteht darin, einen neuen DNA-Strang zu synthetisieren. Daneben ist die DNA-Polymerase auch an der Korrektur von Fehlern hinzugefügter Nukleotide in einem als Korrekturlesen bekannten Prozess beteiligt. Korrekturlesen hilft dabei, die Integrität der doppelsträngigen DNA zu erhalten.

1. Synthese eines neuen DNA-Strangs - DNA-Polymerase fügt sowohl führenden als auch nacheilenden Strängen in 3 'bis 5'-Richtung komplementäre Nucleotide hinzu. Es erfordert einen RNA-Primer zur Initiierung des Prozesses, der durch RNA-Primase synthetisiert wird. Die DNA-Polymerase beginnt am 3'-Ende des Primers mit komplementären Nukleotiden an den Templatstrang.
2. Überprüfen Sie das eingehende Nukleotid erneut - Im Allgemeinen paart sich das richtige komplementäre Nukleotid mit den neuen, ankommenden Nukleotiden in der wachsenden Kette. Bevor die Phosphodiesterbindung gebildet wird, überprüft die DNA-Polymerase das gepaarte Nukleotid. Das Korrekturlesen ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: Korrekturlesen

3. Exonukleolytisches Korrekturlesen - Es können jedoch einige falsche Nukleotide zur wachsenden Kette hinzugefügt werden. Unmittelbar nach der Zugabe solcher Nukleotide verdaut eine separate katalytische Untereinheit der DNA-Polymerase mit 3 'bis 5'-Exonuklease-Aktivität das falsch gepaarte Nukleotid aus dem wachsenden Strang und synthetisiert das korrekte Nukleotid erneut.

Fazit

DNA-Polymerase ist das Enzym, das für die Synthese eines neuen DNA-Strangs verantwortlich ist, indem der vorhandene DNA-Strang als Vorlage verwendet wird. Daneben ist die DNA-Polymerase auch mit Korrekturmechanismen ausgestattet, um die Integrität der DNA zu erhalten.

Referenz:

1. Garcia-Diaz, Miguel und Katarzyna Bebenek. "Mehrere Funktionen von DNA-Polymerasen." Kritische Reviews in Plant Sciences, US National Library of Medicine, März 2007, hier erhältlich.

Bildhöflichkeit:

1. "DNA-Polymerase" von Yikrazuul - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. "0323 DNA Replication" Von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
3. "DNA-Polymerase" von I, Madprime (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia