DNA polymeráza

3D štruktúra DNA väzby helix-hairpin-helix motívy v ľudskej DNA polymeráze beta.

DNA polymerázy sú enzýmy participujúce na syntéze DNA, ktoré sa podieľajú na jej samotnej replikácii. Poznáme DNA polymerázu I, II a III. DNA ligázy katalyzujú spojenie fosfodiesterových väzieb.

DNA polymeráza I

Katalyzuje postupné pripojovanie deoxyribonukleotidov k volnej 3-OH skupine 3-konca úseku novovznikajúcej DNA, ktorý sa predlžuje. Deoxyribonukleotidy pripojuje na začiatok priméru, nasyntetizovaného úseku RNA ktorý sa ako prvý pripevní na kodogénne vlákno — vlákno ktoré sa syntetizuje, teda templát. Pre funkciu DNA polymerázy I je nevyhnutná prítomnost Mg²⁺ iónov. DNA polymeráza I nukleofilne atakuje 3-OH koniec priméru (štartéru) na atóm fosforu dNTP (deoxyribonukleotidu-5-fosfátu). Tvorí sa fosfodiesterová väzba a uvolní sa pyrofosfát (O-P-P-O), ktorý môže byť ďalej premenený na anorganický fosfát.

Najdôležitejšou vlastnosťou DNA polymerázy je, že pripája deoxyribonukleotidy v takom poradí, ktoré priamo určuje templát. DNA polymeráza I pôsobý tiež ako exonukleáza. Enzým sa podieľa na rozštiepený dvojzávitnice DNA a na hydrolytickom odbúravaný reťazca DNA od 3-OH konca článok po článku. Ide teda o 3→5 exonukleázu. Táto exonukleázova aktivita významne napomáha k spresneniu replikácie DNA.

DNA polymeráza I tiež hydrolyzuje DNA od 5-OH konca reťazca. Tato 5→3 nukleázova aktivita je však celkom odlišna od 3→5 exonukleázovej aktivity. Štiepenie prebieha vnútri reťazca v dvojzávitnicovej oblasti. Táto funkcia je klúčová, pretože odbúrava primér. Okrem toho sa opravujú niektoré poruchy.

DNA polymeráza I obsahuje tri aktívne centrá, ktoré su rozdielne. Tento enzým bol rozštiepený proteázamy na malý fragment, ktorý obsahuje celú čast molekuly odpovednú za 5→3 nukleazovú aktivitu (odbúrava primér), a na ostávajúci fragment velký alebo Klenowov fragment, ktorý obsahuje ostatné dve funkcie

DNA polymeráza II, III

Tieto enzýmy majú rovnaké dve enzýmové aktivity: polymerázovú 3-5 , exonukleázovú, nevykazujú však 5→3 nukleázovú aktivitu. Funkcia in vivo je známa iba pre DNA polymerázu III, ktorá syntetizuje väčšinu novej DNA, zatial čo DNA polymeráza I odbúrava primery a vyplňuje vzniknuté medzery v reťazci DNA.

DNA Ligáza

Enzým katalyzuje spojenie fosfodiesterových väzieb a to ich tvorbou medzi 3-OH skupinou jedného reťazca DNA a 5-fosfátovou skupinou iného reťazca DNA.