پلیمرازهای DNA و RNA آنزیم های اساسی در حوزه زیست شناسی مولکولی هستند و نقش های متمایز و در عین حال مکمل در فرآیندهای تکثیر DNA و بیان ژن را ایفا می کنند. من به عنوان تأمین کننده پیشرو در DNA پلیمراز ، اغلب در مورد تفاوت بین این دو آنزیم مهم سؤال می شود. در این پست وبلاگ ، من به پیچیدگی های DNA Polymerase و RNA Polymerase می پردازم و ویژگی ها ، توابع و برنامه های منحصر به فرد آنها را برجسته می کنم.
ساختار و ترکیب
DNA پلیمراز و RNA پلیمراز هر دو آنزیم های چند زیر واحد هستند ، اما ترکیبات ساختاری مختلفی دارند. پلیمرازهای DNA به اشکال مختلفی مانند DNA پلیمراز I ، II و III در پروکاریوت ها و چندین نوع در یوکاریوت ها ارائه می شوند. این آنزیم ها به طور معمول دارای یک هسته کاتالیزوری هستند که مسئول اضافه کردن نوکلئوتیدها به زنجیره DNA در حال رشد هستند. برخی از پلیمرازهای DNA همچنین دارای زیر واحد های اضافی هستند که به توابع مانند تصحیح کمک می کنند ، که به حفظ صحت تکثیر DNA کمک می کند.
از طرف دیگر ، پلیمرازهای RNA آنزیم های بزرگ و پیچیده هستند. به عنوان مثال ، پلیمراز RNA باکتریایی از یک آنزیم هسته تشکیل شده از زیر واحد های متعدد و یک عامل سیگما تشکیل شده است که به تشخیص پروموتر کمک می کند. پلیمرازهای RNA یوکاریوتی حتی پیچیده تر هستند و RNA پلیمراز I ، II و III دارای عملکردهای مختلف و ترکیبات زیر واحد هستند. RNA Polymerase II ، که وظیفه رونویسی از ژن های کد کننده پروتئین را بر عهده دارد ، تعداد زیادی زیر واحد دارد که در جنبه های مختلف شروع رونویسی ، کشیدگی و خاتمه نقش دارند.
عملکرد و فعالیت
عملکرد اصلی DNA پلیمراز تکثیر DNA است. در طی مرحله S - چرخه سلولی ، DNA پلیمراز یک رشته DNA جدید مکمل رشته الگوی موجود را سنتز می کند. برای شروع سنتز به یک آغازگر ، که یک بخش RNA کوتاه یا DNA است ، نیاز دارد. DNA پلیمراز DNA Deoxyribonucleotides (DNTPS) را به انتهای هیدروکسیل آغازگر 3 - اضافه می کند و زنجیره DNA را در جهت 5 تا 3 گسترش می دهد.
در مقابل ، RNA پلیمراز ، در رونویسی ، فرآیند سنتز RNA از یک الگوی DNA درگیر است. برای شروع سنتز نیازی به آغازگر ندارد. RNA پلیمراز به یک توالی DNA خاص به نام پروموتور متصل می شود و مارپیچ DNA را به صورت محلی باز می کند. سپس ، ریبونوکلئوتیدها (NTPS) را به زنجیره RNA رو به رشد در جهت 5 'تا 3' اضافه می کند. سه نوع اصلی RNA توسط پلیمراز RNA سنتز شده است: RNA پیام رسان (mRNA) ، انتقال RNA (tRNA) و RNA ریبوزومی (rRNA). mRNA اطلاعات ژنتیکی را از DNA به ریبوزوم برای سنتز پروتئین حمل می کند ، tRNA با حمل اسیدهای آمینه در فرآیند ترجمه نقش دارد و rRNA یک مؤلفه اصلی ریبوزومها است.
ویژگی و وفاداری
DNA پلیمراز درجه بالایی از وفاداری در تکثیر DNA دارد. این یک فعالیت تصحیح کننده است ، به این معنی که می تواند خطاهای (نوکلئوتیدهای ناسازگار) را که در طول سنتز DNA رخ می دهد ، تشخیص و تصحیح کند. این برای حفظ یکپارچگی اطلاعات ژنتیکی بسیار مهم است. اگر یک نوکلئوتید نادرست درج شده باشد ، فعالیت اگزونوکلئاز 3 تا 5 'از پلیمراز DNA می تواند نوکلئوتید اشتباه را از بین ببرد و آن را با صحیح جایگزین کند.
RNA پلیمراز همچنین از سطح وفاداری برخوردار است ، اما به طور کلی پایین تر از DNA پلیمراز است. این امر به این دلیل است که برخی از خطا در سنتز RNA قابل تحمل تر است زیرا معمولاً چندین نسخه از mRNA تولید می شود ، و یک مولکول mRNA معیوب منفرد ممکن است تأثیر قابل توجهی در عملکرد کلی سلول نداشته باشد. با این حال ، RNA پلیمراز هنوز هم مکانیسم هایی برای اطمینان از رونویسی دقیق ، مانند توانایی بازگشت به عقب و تصحیح نوکلئوتیدهای نادرست.
پردازش
پردازش به توانایی یک آنزیم در کاتالیز واکنش های متوالی بدون جدا کردن از الگوی اشاره دارد. پلیمرازهای DNA به طور کلی در طول تکثیر DNA از پردازش بالایی برخوردار هستند. به عنوان مثال ، DNA پلیمراز III در E. coli می تواند هزاران نوکلئوتید را به زنجیره DNA در حال رشد اضافه کند بدون اینکه از این الگوی جدا شود. این برای تکثیر DNA کارآمد و سریع مهم است.
پلیمرازهای RNA همچنین سطح مشخصی از پردازش را دارند ، اما بسته به نوع رونویسی RNA و عوامل نظارتی درگیر می تواند متفاوت باشد. در طول رونویسی از ژنهای طولانی ، RNA پلیمراز برای تکمیل سنتز مولکول RNA کامل ، باید ارتباط خود را با الگوی DNA حفظ کند. با این حال ، همچنین عواملی وجود دارد که می توانند RNA پلیمراز را مکث کرده یا رونویسی را به صورت زودرس خاتمه دهند.
مقررات
فعالیت DNA پلیمراز و RNA پلیمراز کاملاً تنظیم می شود. فعالیت DNA پلیمراز در طول چرخه سلولی تنظیم می شود. شروع تکثیر DNA با دقت کنترل می شود تا اطمینان حاصل شود که DNA فقط یک بار در هر چرخه سلولی تکرار می شود. پروتئین های مختلف و عوامل نظارتی در مونتاژ ماشین آلات تکثیر در مبدأ تکثیر نقش دارند.
فعالیت RNA پلیمراز در چندین سطح تنظیم می شود. شروع رونویسی یک مرحله بسیار تنظیم شده است و می تواند تحت تأثیر فاکتورهای رونویسی باشد ، که پروتئین هایی هستند که به توالی های DNA خاص متصل می شوند و اتصال RNA پلیمراز را به پروموتور تقویت یا مهار می کنند. اصلاحات اپی ژنتیکی ، مانند متیلاسیون DNA و استیلاسیون هیستون ، همچنین می تواند بر دسترسی DNA به RNA پلیمراز تأثیر بگذارد و در نتیجه تنظیم رونویسی شود.
برنامه های کاربردی در بیوتکنولوژی
من به عنوان تأمین کننده DNA پلیمراز ، من از طیف گسترده ای از کاربردهای این آنزیم ها در بیوتکنولوژی آگاه هستم. DNA پلیمراز در واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) استفاده می شود ، تکنیکی که امکان تقویت توالی های DNA خاص را فراهم می کند. PCR زیست شناسی مولکولی را متحول کرده و در زمینه های مختلف از جمله تشخیص ، علوم پزشکی قانونی و تحقیقات ژنتیکی مورد استفاده قرار می گیرد. ماDNA پلیمراز 2.0یک آنزیم با کارایی بالا است که وفاداری و کارایی بالایی را در برنامه های PCR ارائه می دهد.
RNA پلیمراز در واکنشهای رونویسی آزمایشگاهی برای سنتز مولکول های RNA برای اهداف مختلف ، مانند مطالعه ساختار و عملکرد RNA ، تولید واکسن RNA و انجام آزمایش های تداخل RNA استفاده می شود. علاوه بر این ، برخی از پلیمرازهای RNA در سنتز RNA ضد حساس استفاده می شوند ، که می تواند برای تنظیم بیان ژن استفاده شود. سایر معرفهای مهم در فرآیندهای مرتبط شامل آن هستندSSB 2.0، که در تثبیت DNA تک رشته ای در هنگام تکثیر کمک می کند ، وپروتئین GP41 2.0، که در تکثیر DNA و نوترکیب نقش دارد.
پایان
در نتیجه ، DNA پلیمراز و RNA پلیمراز آنزیم های اساسی با عملکرد و ویژگی های مجزا هستند. پلیمراز DNA برای تکثیر DNA بسیار مهم است و از کپی دقیق مواد ژنتیکی اطمینان می دهد. RNA پلیمراز مسئول رونویسی است که اولین قدم در بیان ژن است. درک تفاوت بین این دو آنزیم نه تنها برای تحقیقات اساسی در زیست شناسی مولکولی بلکه برای توسعه کاربردهای مختلف بیوتکنولوژیکی نیز مهم است.
اگر شما علاقه مند به خرید پلیمراز DNA با کیفیت بالا برای برنامه های تحقیق یا کاربردهای بیوتکنولوژی خود هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای بحث دقیق در مورد نیازهای خاص خود با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما آماده هستند تا بهترین راه حل ها و پشتیبانی را برای شما ارائه دهند.
منابع
- Alberts ، B. ، Johnson ، A. ، Lewis ، J. ، Raff ، M. ، Roberts ، K. ، & Walter ، P. (2002). زیست شناسی مولکولی سلول (ویرایش 4). علوم گارلند.
- Lodish ، H. ، Berk ، A. ، Matsudaira ، P. ، Kaiser ، CA ، Krieger ، M. ، Scott ، MP ، Zipursky ، SL ، & Darnell ، J. (2004). زیست شناسی سلول مولکولی (ویرایش 5). WH فریمن.
- Watson ، JD ، Baker ، TA ، Bell ، SP ، Gann ، A. ، Levine ، M. ، & Losick ، R. (2004). زیست شناسی مولکولی ژن (ویرایش 5). پیرسون بنیامین کامینگز.