डीएनए पॉलीमरेज़ और संश्लेषण

डीएनए पॉलीमरेज़ ऐसे एंजाइम हैं जो एक प्राइम्ड टेम्पलेट में न्यूक्लियोटाइड जोड़कर नए डीएनए स्ट्रैंड्स का संश्लेषण करते हैं, और वे जीनोम की प्रतिलिपि बनाने और उसकी मरम्मत करने दोनों के लिए केंद्रीय हैं। उनकी टेम्पलेट-निर्देशित रसायन विज्ञान, प्रक्रियात्मकता और अंतर्निहित त्रुटि सुधार मिलकर यह निर्धारित करते हैं कि आनुवंशिक जानकारी कितनी सटीकता से प्रसारित होती है।

Definition

एक डीएनए-निर्देशित डीएनए पॉलीमरेज़ एक एंजाइम है जो बढ़ते स्ट्रैंड के 3' सिरे पर डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड के टेम्पलेट-निर्देशित जोड़ को उत्प्रेरित करता है, जो 5'-से-3' दिशा में डीएनए टेम्पलेट की प्रतिलिपि बनाता है।

Scope

यह प्रविष्टि टेम्पलेट-निर्देशित न्यूक्लियोटाइड जोड़ की उत्प्रेरक क्रियाविधि, 5'-से-3' ध्रुवीयता और प्राइमर की आवश्यकता, 3'-से-5' एक्सोन्यूक्लिज़ गतिविधि द्वारा प्रूफरीडिंग, प्रक्रियात्मकता कारक, और प्रतिकृति, मरम्मत, और ट्रांसलेशन संश्लेषण के लिए विशेषीकृत विभिन्न पॉलीमरेज़ परिवारों के अस्तित्व को कवर करती है। यह एक क्रियाविधि संबंधी संदर्भ विषय है।

Key concepts

• टेम्पलेट-निर्देशित न्यूक्लियोटाइड जोड़
• एक प्राइमर और एक टेम्पलेट की आवश्यकता
• 5' से 3' संश्लेषण ध्रुवीयता
• प्रूफरीडिंग (3' से 5' एक्सोन्यूक्लिज़)
• प्रतिकृति निष्ठा
• प्रक्रियात्मकता और स्लाइडिंग क्लैंप
• पॉलीमरेज़ परिवार (प्रतिकृति, मरम्मत, ट्रांसलेशन)

Mechanisms

डीएनए पॉलीमरेज़ एक समय में एक डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट को एक प्राइमर स्ट्रैंड के मुक्त 3'-हाइड्रॉक्सिल में जोड़ते हैं, प्रत्येक आने वाले न्यूक्लियोटाइड को टेम्पलेट के लिए वाटसन-क्रिक पूरकता द्वारा चुनते हैं, जो संश्लेषण को उसकी परिभाषित 5'-से-3' दिशा और एक टेम्पलेट और एक प्राइमर दोनों पर उसकी निर्भरता देता है। कई प्रतिकृति पॉलीमरेज़ एक अलग 3'-से-5' एक्सोन्यूक्लिज़ (प्रूफरीडिंग) गतिविधि रखते हैं जो गलत तरीके से शामिल किए गए न्यूक्लियोटाइड को हटा देती है, जिससे त्रुटि दर बहुत कम हो जाती है; शेष बेमेल को बेमेल मरम्मत द्वारा ठीक किया जाता है, और साथ में ये क्रियाविधियाँ समग्र प्रतिकृति निष्ठा को निर्धारित करती हैं। स्लाइडिंग क्लैंप जैसे प्रक्रियात्मकता कारक पॉलीमरेज़ को बंधे रखते हैं ताकि यह अलग हुए बिना लंबी दूरी की प्रतिलिपि बना सके। कोशिकाओं में विभिन्न भूमिकाओं वाले कई पॉलीमरेज़ परिवार होते हैं: जीनोम प्रतिकृति के लिए उच्च-निष्ठा वाले एंजाइम, अंतराल भरने और मरम्मत के लिए विशेषीकृत पॉलीमरेज़, और कम-निष्ठा वाले ट्रांसलेशन पॉलीमरेज़ जो क्षतिग्रस्त टेम्पलेट बेस की प्रतिलिपि बना सकते हैं।

Clinical relevance

पॉलीमरेज़ निष्ठा और इसे समर्थन देने वाले मरम्मत मार्ग जीनोम अखंडता को कैसे बनाए रखा जाता है, इसके लिए केंद्रीय हैं, और इन गतिविधियों में दोष जीनोम अस्थिरता से जुड़े हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ जीव विज्ञान है और व्यक्तिगत नैदानिक निर्णयों का आधार नहीं है।

History

1950 के दशक के अंत में आर्थर कोर्नबर्ग द्वारा डीएनए-संश्लेषण एंजाइम के अलगाव ने यह स्थापित किया कि डीएनए प्रतिकृति एंजाइम-उत्प्रेरित है और बुनियादी उत्प्रेरक आवश्यकताओं को परिभाषित किया। बाद के काम ने कई यूकेरियोटिक पॉलीमरेज़ को प्रतिष्ठित किया, निष्ठा के निर्धारक के रूप में प्रूफरीडिंग और बेमेल मरम्मत को चित्रित किया, और विशेषीकृत ट्रांसलेशन पॉलीमरेज़ का वर्णन किया, जिससे श्रम विभाजन वाले एंजाइमों के परिवार की आधुनिक तस्वीर मिली।

Key figures

• Arthur Kornberg
• Thomas Kunkel
• Ulrich Hübscher
• Wei Yang

Seminal works

• kornberg-1969
• hubscher-2002
• kunkel-erie-2005

Frequently asked questions

डीएनए पॉलीमरेज़ को प्राइमर की आवश्यकता क्यों होती है?

डीएनए पॉलीमरेज़ केवल एक मौजूदा स्ट्रैंड को मुक्त 3'-हाइड्रॉक्सिल में न्यूक्लियोटाइड जोड़कर बढ़ा सकते हैं; वे खरोंच से एक नया स्ट्रैंड शुरू नहीं कर सकते हैं, इसलिए एक छोटा प्राइमर (आमतौर पर आरएनए, प्राइमेज़ द्वारा बनाया गया) प्रारंभिक 3' सिरा प्रदान करता है।

पॉलीमरेज़ प्रतिकृति को सटीक कैसे रखते हैं?

वे टेम्पलेट से बेस-पेयरिंग द्वारा न्यूक्लियोटाइड का चयन करते हैं और कई प्रूफरीड कर सकते हैं, एक गलत न्यूक्लियोटाइड को जारी रखने से पहले हटाने के लिए 3'-से-5' एक्सोन्यूक्लिज़ का उपयोग करते हैं; बेमेल मरम्मत तब उन त्रुटियों को ठीक करती है जो प्रूफरीडिंग से बच जाती हैं।