DNA聚合酶：它是什么，它做什么？
什么是DNA聚合酶？
许多分子生物学家最初认为第一个DNA分子是地球生命的原因。经过多年的研究和实验工作，这种情绪发生了变化。现在，生物学家非常坚信DNA合成和复制需要多种蛋白质，这意味着DNA及其复制机制必须在生命的早期历史中出现。
实际上，许多分子生物学家认为，DNA起源于RNA和蛋白质的世界，在关键的进化时期（在RNA世界中）以及最后一个普遍的共同祖先（Luca或Lua）的出现。
卢卡（Luca）是一批生物体，从地球上的所有生物都从中降低了，似乎是一种小的单细胞生物体，可能是在细胞内自由漂浮的DNA的环形线圈。这个共同的祖先及其DNA创建了从我们的细胞回到数千代的链接。
这听起来几乎是一场令人难以置信的长游戏和梯子。
现在，脱氧核糖核酸或DNA复制。它的复制机制解释了我们所知道的生活如何从单细胞生物演变为更复杂的东西。
存储的遗传信息以几种方式在生物体中转移和修饰，使解码我们的DNA并将其与其他生物体进行比较，对我们对地球生命进化的理解至关重要。
复制或复制基因组DNA的过程称为DNA复制。并使用DNA聚合酶，以及该过程中涉及的其他几种酶。DNA聚合酶是多生成酶，可催化核苷酸添加到现有的DNA分子链中。
亚瑟·科恩伯格（Arthur Kornberg）于1956年首次在大肠杆菌（e.coli）在鉴定出使用脱氧核苷酸三磷酸（DNTP）和DNA模板链合成新的DNA链的能力之后。
这些酶是在真核和原核中都存在细胞。每个生物都包含多种类型的DNA pol，在不同的生化过程中具有不同的聚合酶活性。此外，生物体中复制性DNA聚合酶的数量显示了其基因组和复制过程的复杂性。
例如，与原核生物相比，真核生物具有更大的基因组和更复杂的法规。因此，与原核生物和病毒相比，它们具有更高数量的复制和修复DNA pol（包括细胞器特异性酶）。
本文概述了DNA聚合酶在真核生物和原核生物中的结构和功能。
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DNA聚合酶结构
更复杂的细胞具有更多的DNA聚合酶。病毒只有1个DNA POL，原核生物具有5个DNA POL（DNA聚合酶I，II，III，IV和V），而真核生物的pol为15个DNA POL，用希腊字母指定为DNAPOLα，，，，，，，，ẟ，ε，ε，ζ，，η，θ，i，，，λ。和v。
来自所有生物体的DNA聚合酶均已分离和研究。根据它们的序列相似性，它们分为七个家庭：A，B，C，D，X，Y和RT。这结构表征在下面给出的DNA聚合酶的四个主要家族中：
家庭结构
A家庭DNA聚合酶由复制或修复聚合酶组成。在DNA合成的催化过程中，复制聚合酶与模板DNA链匹配游离核苷酸。碱生成（鸟嘌呤（G）碱基对胞嘧啶（C）和腺嘌呤（A）碱基对具有胸腺氨酸（T））的碱基对，并在两条线之间发生与氢键形成。它的例子包括T7 DNA聚合酶和真核线粒体DNA聚合酶γ。
修复聚合酶检查或校对DNA是否有DNA链中的诱变或异常。它们显示5’-3’和3’-5’（在某些）外切核酸酶活动中。修复聚合酶是来自大肠杆菌的DNA pol i，来自热水生植物，和pol i芽孢杆菌嗜热。
E.COLI的DNA POL I具有5'→3'聚合酶结构域和3'→5'外核酸酶域。这些特征使聚合酶可以在填充间隙中起作用，在DNA复制和重组过程中出现。
家庭b的结构
B家族DNA聚合酶参与处理DNA复制。它们催化了铅链和滞后链的合成，该链被合成为小寡核苷酸，称为DNA的Okazaki片段。
任何错误的核苷酸的掺入都会导致多个突变。为了纠正这些错误，B-家庭DNA聚合酶执行校对活性，有助于识别新合成的DNA中的任何误差。这些聚合酶的家族存在于真菌，植物和一些噬菌体中。它的示例包括DNA Pol II。
家庭结构x
家族X由真核生物的DNA聚合酶polβ（碱基切除修复中的主要酶活性），polμ，polλ和polσ组成。POLβ有助于修复DNA链中的烷基化，氧化或无碱性位点。Polλ和Polμ参与修复由于过氧化氢和电离辐射而导致的受损部位。
家庭结构
Y-家庭DNA聚合酶含有IV，这是一种参与非靶向诱变的容易产生的DNA聚合酶。DNA损伤反应后，DINB基因表达POL IV。该信号会干扰POL III全酶加工性，从而停止复制并提供时间进行DNA修复。
DNA聚合酶的Y家庭还包含绕过DNA损伤以继续复制的POL V。
2个主DNA聚合酶功能
DNA聚合酶在生物体中执行两个中心功能：DNA复制和DNA修复。这两种活动对于生物体的正常发育和功能至关重要。
1. DNA复制
在体内DNA复制过程中，第一步是放开DNA双螺旋并破坏氢键，以便有两条单链。这导致形成了称为复制叉的Y形结构。每条线都暴露了原始位点以开始复制。
DNA复制是一个不连续的过程，因此需要多个DNA POL才能在领先和滞后链上进行工作。在真核生物中，该过程由原始酶（DNA依赖性RNA聚合酶）启动，该过程合成了模板DNA上的短寡核苷酸RNA序列，称为引物。
然后将RNA序列转移到DNApolα的活性位点，该位点在复制的起源（前导和滞后）处启动DNA的复制。此后，DNA pol（DNApolε也发挥了作用）到达链，释放DNApolα，并通过拉长大多数链来完成DNA复制过程。
DNA聚合酶催化末端核苷酸的3'羟基与核苷酸的5'磷酸盐的联系。
还需要三磷酸腺苷（ATP）来启动和维持细胞内的DNA合成。它提供了酶执行复制过程所需的能量。
在实验室条件下pcr用于使用特定的DNA样品制作数百万份DNA副本。使用试剂或底物的混合物，包括：
- DNA模板
- TAQ DNA聚合酶（具有较高加工性和特异性的热稳定聚合酶）
- DNA引物
- dntps
- 缓冲解决方案
- 二价阳离子
一个高保真PCR，涉及的混合物TAQ聚合酶，校对酶或高保真聚合酶用于预防体外复制过程中的错误。
这PCR分析有申请在几项研究中，包括测序，基因克隆和操纵，基因诱变，遗传疾病的诊断和监测以及分析DNA分析的遗传指纹。
图片：单个PCR周期的例证。
2. DNA修复
这DNA修复聚合酶对于维持基因组的完整性至关重要。他们参与修复单链和双链断裂，链交联，基本损失和基本修饰。
不同的聚合酶具有不同的生化特性，使它们能够遵循各种修复途径，包括不匹配维修，核苷酸切除维修，碱基切除维修，双链断裂休息修复以及延伸链交联维修。
图片：核苷酸切除修复的插图。
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DNA聚合酶是参与不同生物中DNA复制的必需催化酶之一。这些酶在不同生物体中具有非常不同的结构和功能特性。它们是许多人对许多人产生浓厚兴趣的主题03manbetx.com ，包括生物化学，分子生物学和生物技术实验室。
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