डीएनए पॉलीमरेज़

From LTRC
डीएनए-निर्देशित डीएनए पॉलीमरेज़
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एक डीएनए पॉलीमरेज़ (DNA polymerase) एंजाइमों के एक परिवार का सदस्य है जो न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (DNA के आणविक अग्रदूत) से डीएनए अणुओं के संश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं। ये एंजाइम डीएनए प्रतिकृति (DNA replication) के लिए आवश्यक हैं और आमतौर पर एक एकल मूल डीएनए डुप्लेक्स से दो समान डीएनए डुप्लेक्स बनाने के लिए समूहों में काम करते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, डीएनए पॉलीमरेज़ मौजूदा डीएनए स्ट्रैंड्स को "पढ़ता" है ताकि दो नए स्ट्रैंड्स बनाए जा सकें जो मौजूदा स्ट्रैंड्स से मेल खाते हों।[1] ये एंजाइम निम्नलिखित रासायनिक अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं:

डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट + DNAn पायरोफॉस्फेट + DNAn+1.

डीएनए पॉलीमरेज़ एक बार में एक न्यूक्लियोटाइड, डीएनए स्ट्रैंड के थ्री प्राइम (3')-सिरे पर जोड़ता है। हर बार जब कोई कोशिका विभाजित होती है, तो कोशिका के डीएनए को डुप्लिकेट करने के लिए डीएनए पॉलीमरेज़ की आवश्यकता होती है, ताकि मूल डीएनए अणु की एक प्रति प्रत्येक संतति कोशिका (daughter cell) तक पहुंचाई जा सके। इस तरह, आनुवंशिक जानकारी पीढ़ी-दर-पीढ़ी आगे बढ़ती है।

प्रतिकृति होने से पहले, हेलिकेस (helicase) नामक एक एंजाइम डीएनए अणु को उसके कसकर बुने हुए रूप से खोलता है, इस प्रक्रिया में बेस पेयर के बीच के हाइड्रोजन बॉन्ड टूट जाते हैं। यह दोहरे स्ट्रैंड वाले डीएनए को खोलता है या "अनज़िप" करता है ताकि डीएनए के दो एकल स्ट्रैंड मिल सकें, जिनका उपयोग उपरोक्त अभिक्रिया में प्रतिकृति के लिए टेम्प्लेट के रूप में किया जा सके।

इतिहास

1956 में, आर्थर कोर्नबर्ग और उनके सहयोगियों ने एस्चेरिचिया कोलाई (E. coli) में डीएनए पॉलीमरेज़ I (Pol I) की खोज की। उन्होंने उस डीएनए प्रतिकृति प्रक्रिया का वर्णन किया जिसके द्वारा डीएनए पॉलीमरेज़ एक टेम्प्लेट डीएनए स्ट्रैंड के बेस अनुक्रम की नकल करता है। कोर्नबर्ग को बाद में इस कार्य के लिए 1959 में शरीर विज्ञान या चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।[2] डीएनए पॉलीमरेज़ II की खोज 1970 में थॉमस बी. कोर्नबर्ग (आर्थर कोर्नबर्ग के पुत्र) और मैल्कम ई. गेफ्टर ने की थी, जब वे E. coli डीएनए प्रतिकृति में Pol I की भूमिका को और स्पष्ट कर रहे थे। E. coli में तीन और डीएनए पॉलीमरेज़ पाए गए हैं, जिनमें डीएनए पॉलीमरेज़ III (1970 के दशक में खोजा गया) और डीएनए पॉलीमरेज़ IV तथा V (1999 में खोजा गया) शामिल हैं। 1983 से, डीएनए पॉलीमरेज़ का उपयोग पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (PCR) में किया गया है, और 1988 से ताप-स्थिर डीएनए पॉलीमरेज़ (thermostable DNA polymerase) का उपयोग किया जाने लगा, क्योंकि उन्हें PCR के हर चक्र में जोड़ने की आवश्यकता नहीं होती है।

कार्य

डीएनए पॉलीमरेज़ पुराने स्ट्रैंड के साथ 3'–5' दिशा में चलता है, जिससे 5'–3' दिशा वाला एक नया स्ट्रैंड बनता है।
प्रूफरीडिंग क्षमता वाला डीएनए पॉलीमरेज़

डीएनए पॉलीमरेज़ का मुख्य कार्य डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड (डीएनए के निर्माण खंड) से डीएनए का संश्लेषण करना है। डीएनए की प्रतियां मूल डीएनए अणु के प्रत्येक स्ट्रैंड पर मौजूद बेस के साथ न्यूक्लियोटाइड की पेयरिंग द्वारा बनाई जाती हैं। यह पेयरिंग हमेशा विशिष्ट संयोजनों में होती है, जिसमें साइटोसिन के साथ गुआनिन, और थाइमिन के साथ एडेनिन मिलकर दो अलग-अलग जोड़े बनाते हैं। इसके विपरीत, आरएनए पॉलीमरेज़ आरएनए या डीएनए से राइबोन्यूक्लियोटाइड का उपयोग करके आरएनए का संश्लेषण करते हैं।

नया डीएनए संश्लेषित करते समय, डीएनए पॉलीमरेज़ केवल नए बन रहे स्ट्रैंड के 3' सिरे पर ही मुक्त न्यूक्लियोटाइड जोड़ सकता है। इसके परिणामस्वरूप नया बन रहा स्ट्रैंड 5'–3' दिशा में लंबा होता है।

नए बन रहे स्ट्रैंड (डॉटर स्ट्रैंड) की दिशिकता उस दिशा के विपरीत होती है जिसमें डीएनए पॉलीमरेज़ टेम्प्लेट स्ट्रैंड के साथ चलता है। चूंकि डीएनए पॉलीमरेज़ को संश्लेषण शुरू करने के लिए एक मुक्त 3' OH समूह की आवश्यकता होती है, इसलिए यह केवल एक दिशा में ही संश्लेषण कर सकता है, जो पहले से मौजूद न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के 3' सिरे को बढ़ाकर होता है। इसलिए, डीएनए पॉलीमरेज़ टेम्प्लेट स्ट्रैंड के साथ 3'–5' दिशा में चलता है, और डॉटर स्ट्रैंड 5'–3' दिशा में बनता है। यह अंतर परिणामी डबल-स्ट्रैंड डीएनए को दो डीएनए स्ट्रैंड्स से बना होने में सक्षम बनाता है जो एक-दूसरे के प्रतिसमांतर (antiparallel) होते हैं।

डीएनए पॉलीमरेज़ का कार्य पूरी तरह से सटीक नहीं है, एंजाइम कॉपी किए गए हर एक अरब बेस पेयर के लिए लगभग एक गलती करता है। त्रुटि सुधार (Error correction) कुछ, लेकिन सभी डीएनए पॉलीमरेज़ का गुण नहीं है। यह प्रक्रिया नए संश्लेषित डीएनए में गलतियों को सुधारती है। जब एक गलत बेस पेयर की पहचान की जाती है, तो डीएनए पॉलीमरेज़ डीएनए के एक बेस पेयर पीछे हट जाता है। एंजाइम की 3'–5' एक्सोन्यूक्लिएज गतिविधि गलत बेस पेयर को हटाने की अनुमति देती है (इस गतिविधि को प्रूफरीडिंग के रूप में जाना जाता है)। बेस हटाने के बाद, पॉलीमरेज़ सही बेस को फिर से डाल सकता है और प्रतिकृति आगे बढ़ सकती है। यह मूल डीएनए स्ट्रैंड की अखंडता को संरक्षित करता है जिसे डॉटर कोशिकाओं में पारित किया जाता है।

डीएनए प्रतिकृति में निष्ठा (Fidelity) बहुत महत्वपूर्ण है। डीएनए बेस पेयरिंग में बेमेल (mismatches) संभावित रूप से निष्क्रिय प्रोटीन का परिणाम हो सकते हैं और कैंसर का कारण बन सकते हैं। कई डीएनए पॉलीमरेज़ में एक एक्सोन्यूक्लिएज डोमेन होता है, जो बेस पेयर बेमेल का पता लगाने में कार्य करता है और गलत न्यूक्लियोटाइड को हटाकर उसे सही से बदलने का काम करता है।[3] वॉटसन और क्रिक बेस पेयर को समायोजित करने वाला आकार और इंटरैक्शन मुख्य रूप से पहचान या त्रुटि में योगदान करते हैं। हाइड्रोजन बॉन्ड बेस पेयर बाइंडिंग और इंटरैक्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एक इंटरैक्शन का नुकसान, जो बेमेल होने पर होता है, टेम्प्लेट-प्राइमर की बाइंडिंग के लिए संतुलन को पॉलीमरेज़ से एक्सोन्यूक्लिएज डोमेन की ओर स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित करता है। इसके अलावा, एक गलत न्यूक्लियोटाइड का समावेश डीएनए पॉलीमराइजेशन में देरी का कारण बनता है। यह देरी डीएनए को पॉलीमरेज़ साइट से एक्सोन्यूक्लिएज साइट पर स्विच करने के लिए समय देती है। अलग-अलग बेमेल होने पर अलग-अलग संरचनात्मक परिवर्तन और इंटरैक्शन का नुकसान होता है। प्यूरीन:पाइरीमिडीन बेमेल में पाइरीमिडीन का मेजर ग्रूव की ओर और प्यूरीन का माइनर ग्रूव की ओर विस्थापन होता है। डीएनए पॉलीमरेज़ की बाइंडिंग पॉकेट के आकार के सापेक्ष, प्यूरीन और माइनर ग्रूव में अवशेषों के बीच स्टेरिक टकराव (steric clashes) होते हैं, और पाइरीमिडीन द्वारा महत्वपूर्ण वैन डेर वाल्स बल और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन खो जाते हैं। पाइरीमिडीन:पाइरीमिडीन और प्यूरीन:प्यूरीन बेमेल में कम उल्लेखनीय परिवर्तन होते हैं क्योंकि बेस मेजर ग्रूव की ओर विस्थापित होते हैं, और कम स्टेरिक बाधा का अनुभव होता है। हालांकि, भले ही अलग-अलग बेमेल के परिणामस्वरूप अलग-अलग स्टेरिक गुण होते हैं, डीएनए पॉलीमरेज़ अभी भी उनका पता लगाने और अंतर करने में सक्षम है और डीएनए प्रतिकृति में निष्ठा बनाए रखता है। डीएनए पॉलीमराइजेशन कई म्यूटाजेनेसिस प्रक्रियाओं के लिए भी महत्वपूर्ण है और जैव प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से नियोजित है।

संरचना

ज्ञात डीएनए पॉलीमरेज़ की संरचना अत्यधिक संरक्षित है, जिसका अर्थ है कि उनके समग्र उत्प्रेरक सबयूनिट प्रजातियों के बीच बहुत कम भिन्न होते हैं, जो उनकी डोमेन संरचनाओं से स्वतंत्र हैं। संरक्षित संरचनाएं आमतौर पर कोशिका के महत्वपूर्ण, अपूरणीय कार्यों का संकेत देती हैं, जिनका रखरखाव विकासवादी लाभ प्रदान करता है। आकार को अंगूठे, उंगली और हथेली के डोमेन वाले दाहिने हाथ जैसा बताया जा सकता है। हथेली का डोमेन फॉस्फोरिल ट्रांसफर अभिक्रिया में फॉस्फोरिल समूहों के स्थानांतरण को उत्प्रेरित करने में कार्य करता है। जब एंजाइम सक्रिय होता है तो डीएनए हथेली से बंधा होता है। माना जाता है कि यह अभिक्रिया दो-धातु-आयन तंत्र द्वारा उत्प्रेरित होती है। उंगली का डोमेन टेम्प्लेट बेस के साथ न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट को बांधने का कार्य करता है। अंगूठे का डोमेन डीएनए की प्रोसेसिविटी, ट्रांसलोकेशन और पोजिशनिंग में संभावित भूमिका निभाता है।[4]

प्रोसेसिविटी (Processivity)

डीएनए पॉलीमरेज़ का तीव्र उत्प्रेरण (catalysis) इसकी प्रोसेसिव प्रकृति के कारण होता है। प्रोसेसिविटी उन एंजाइमों की एक विशेषता है जो बहुलक (polymeric) सबस्ट्रेट्स पर कार्य करते हैं। डीएनए पॉलीमरेज़ के मामले में, प्रोसेसिविटी की डिग्री उस औसत संख्या को संदर्भित करती है जितने न्यूक्लियोटाइड एंजाइम द्वारा हर बार टेम्पलेट से जुड़ने पर जोड़े जाते हैं। औसत डीएनए पॉलीमरेज़ को प्राइमर/टेम्पलेट जंक्शन का पता लगाने और उससे जुड़ने में लगभग एक सेकंड का समय लगता है। एक बार जुड़ जाने के बाद, एक नॉन-प्रोसेसिव डीएनए पॉलीमरेज़ प्रति सेकंड एक न्यूक्लियोटाइड की दर से न्यूक्लियोटाइड जोड़ता है।[5]207–208 हालाँकि, प्रोसेसिव डीएनए पॉलीमरेज़ प्रति सेकंड कई न्यूक्लियोटाइड जोड़ते हैं, जिससे डीएनए संश्लेषण की दर में काफी वृद्धि होती है। प्रोसेसिविटी की डिग्री डीएनए संश्लेषण की दर के सीधे आनुपातिक होती है। जीवित कोशिका में डीएनए संश्लेषण की दर सबसे पहले फेज संक्रमित ई. कोलाई (E. coli) में फेज T4 डीएनए बढ़ाव (elongation) की दर के रूप में निर्धारित की गई थी। 37 °C पर घातीय (exponential) डीएनए वृद्धि की अवधि के दौरान, यह दर 749 न्यूक्लियोटाइड प्रति सेकंड थी।

डीएनए टेम्पलेट के साथ स्लाइड करने की डीएनए पॉलीमरेज़ की क्षमता प्रोसेसिविटी को बढ़ाती है। प्रतिकृति कांटे (replication fork) पर प्रोसेसिविटी में नाटकीय वृद्धि होती है। यह वृद्धि डीएनए पॉलीमरेज़ के उन प्रोटीनों के साथ जुड़ने से सुगम होती है जिन्हें स्लाइडिंग डीएनए क्लैंप (sliding DNA clamp) कहा जाता है। क्लैंप एक रिंग के आकार में जुड़े हुए कई प्रोटीन सबयूनिट होते हैं। एटीपी (ATP) के जल-अपघटन (hydrolysis) का उपयोग करके, स्लाइडिंग क्लैंप लोडिंग प्रोटीन नामक प्रोटीन का एक वर्ग स्लाइडिंग डीएनए क्लैंप की रिंग संरचना को खोलता है, जिससे डीएनए स्ट्रैंड से जुड़ने और अलग होने की अनुमति मिलती है। क्लैंप के साथ प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन डीएनए पॉलीमरेज़ को डीएनए टेम्पलेट से विसरित (diffuse) होने से रोकता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि एंजाइम उसी प्राइमर/टेम्पलेट जंक्शन से जुड़ा रहे और प्रतिकृति जारी रखे।[5]207–208 डीएनए पॉलीमरेज़ अपनी संरचना बदलता है, जिससे क्लैंप के साथ जुड़े होने पर उसके प्रति आत्मीयता (affinity) बढ़ जाती है और डीएनए के एक हिस्से की प्रतिकृति पूरी करने पर आत्मीयता कम हो जाती है ताकि क्लैंप से अलग हो सके।

डीएनए पॉलीमरेज़ प्रोसेसिविटी का अध्ययन इन विट्रो एकल-अणु प्रयोगों (विशेष रूप से, ऑप्टिकल ट्वीज़र और मैग्नेटिक ट्वीज़र) के साथ किया गया है, जिन्होंने डीएनए पॉलीमरेज़ और रेप्लीसोम के अन्य अणुओं (हेलिकेस और SSBs) तथा डीएनए प्रतिकृति कांटे के बीच तालमेल का खुलासा किया है।[6] इन परिणामों ने डीएनए प्रतिकृति के लिए सहक्रियात्मक गतिज मॉडल (synergetic kinetic models) के विकास को प्रेरित किया है, जो डीएनए पॉलीमरेज़ की प्रोसेसिविटी में होने वाली वृद्धि का वर्णन करते हैं।

प्रजातियों में भिन्नता

डीएनए पॉलीमरेज़ परिवार A
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pfam PF00476
interpro IPR001098
smart -
prosite PDOC00412
scop 1dpi
डीएनए पॉलीमरेज़ परिवार B
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scop 1noy
डीएनए पॉलीमरेज़ प्रकार B, ऑर्गेनेल और वायरल
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अनुक्रम समरूपता (sequence homology) के आधार पर, डीएनए पॉलीमरेज़ को सात अलग-अलग परिवारों में विभाजित किया जा सकता है: A, B, C, D, X, Y, और RT।

कुछ वायरस विशेष डीएनए पॉलीमरेज़ को भी एनकोड करते हैं, जैसे कि हेपेटाइटिस बी वायरस डीएनए पॉलीमरेज़। ये विभिन्न तंत्रों के माध्यम से वायरल डीएनए की चयनात्मक रूप से प्रतिकृति कर सकते हैं। रेट्रोवायरस एक असामान्य डीएनए पॉलीमरेज़ को एनकोड करते हैं जिसे रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज़ कहा जाता है, जो एक आरएनए-निर्भर डीएनए पॉलीमरेज़ (RdDp) है। यह आरएनए के टेम्पलेट से डीएनए का बहुलकीकरण (polymerize) करता है।

परिवार[7] डीएनए पॉलीमरेज़ के प्रकार टैक्सा उदाहरण विशेषता
A प्रतिकृति और मरम्मत पॉलीमरेज़ यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक T7 डीएनए पॉलीमरेज़, Pol I, Pol γ, θ, और ν दो एक्सोन्यूक्लिएज डोमेन (3'-5' और 5'-3')
B प्रतिकृति और मरम्मत पॉलीमरेज़ यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक Pol II, Pol B, Pol ζ, Pol α, δ, और ε 3'-5 एक्सोन्यूक्लिएज (प्रूफरीडिंग); कुछ वायरल पॉलीमरेज़ प्रोटीन प्राइमर का उपयोग करते हैं
C प्रतिकृति पॉलीमरेज़ प्रोकैरियोटिक Pol III 3'-5 एक्सोन्यूक्लिएज (प्रूफरीडिंग)
D प्रतिकृति पॉलीमरेज़ यूरीआर्कियोटा (Euryarchaeota) PolD (DP1/DP2 हेटेरोडिमर) कोई "हैंड" विशेषता नहीं, डबल बैरल आरएनए पॉलीमरेज़-जैसा; 3'-5 एक्सोन्यूक्लिएज (प्रूफरीडिंग)
X प्रतिकृति और मरम्मत पॉलीमरेज़ यूकेरियोटिक Pol β, Pol σ, Pol λ, Pol μ, और टर्मिनल डीऑक्सीन्यूक्लियोटिडिल ट्रांसफरेज़ टेम्पलेट वैकल्पिक; 5' फॉस्फेटेज़ (केवल Pol β); कमजोर "हैंड" विशेषता
Y प्रतिकृति और मरम्मत पॉलीमरेज़ यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक Pol ι, Pol κ, Pol η, Pol IV, और Pol V ट्रांसलेशन सिंथेसिस
RT प्रतिकृति और मरम्मत पॉलीमरेज़ वायरस, रेट्रोवायरस, और यूकेरियोटिक टेलोमेरेज़, हेपेटाइटिस बी वायरस आरएनए-निर्भर

प्रोकैरियोटिक पॉलीमरेज़

प्रोकैरियोटिक पॉलीमरेज़ दो रूपों में मौजूद होते हैं: कोर पॉलीमरेज़ और होलोएंजाइम। कोर पॉलीमरेज़ डीएनए टेम्पलेट से डीएनए का संश्लेषण करता है लेकिन यह अकेले या सटीक रूप से संश्लेषण शुरू नहीं कर सकता है। होलोएंजाइम सटीक रूप से संश्लेषण शुरू करता है।

Pol I

प्रोकैरियोटिक परिवार A पॉलीमरेज़ में डीएनए पॉलीमरेज़ I (Pol I) एंजाइम शामिल है, जो polA जीन द्वारा एनकोड किया जाता है और प्रोकैरियोट्स में सर्वव्यापी है। यह मरम्मत पॉलीमरेज़ 3'–5' और 5'–3' एक्सोन्यूक्लिएज गतिविधि दोनों के साथ एक्सिशन रिपेयर (excision repair) और लैगिंग स्ट्रैंड संश्लेषण के दौरान उत्पन्न ओकाज़ाकी फ्रैगमेंट के प्रसंस्करण में शामिल है।[8] Pol I सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला पॉलीमरेज़ है, जो ई. कोलाई में 95% से अधिक पॉलीमरेज़ गतिविधि के लिए जिम्मेदार है; फिर भी Pol I की कमी वाली कोशिकाएं पाई गई हैं, जो बताती हैं कि Pol I की गतिविधि को अन्य चार पॉलीमरेज़ द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। Pol I प्रति सेकंड ~15-20 न्यूक्लियोटाइड जोड़ता है, इस प्रकार यह खराब प्रोसेसिविटी दिखाता है। इसके बजाय, Pol I आरएनए प्राइमर:टेम्पलेट जंक्शन पर न्यूक्लियोटाइड जोड़ना शुरू करता है जिसे प्रतिकृति की उत्पत्ति (origin of replication - ori) कहा जाता है। उत्पत्ति से लगभग 400 bp नीचे की ओर, Pol III होलोएंजाइम इकट्ठा होता है और अत्यधिक प्रोसेसिव गति और प्रकृति के साथ प्रतिकृति का कार्यभार संभालता है।

Taq पॉलीमरेज़ इस परिवार का एक ताप-स्थिर (heat-stable) एंजाइम है जिसमें प्रूफरीडिंग क्षमता की कमी होती है।[9]

Pol II

डीएनए पॉलीमरेज़ II एक परिवार B पॉलीमरेज़ है जिसे polB जीन द्वारा एनकोड किया जाता है। Pol II में 3'–5' एक्सोन्यूक्लिएज गतिविधि होती है और यह डीएनए मरम्मत, घावों (lesions) को बायपास करने के लिए प्रतिकृति पुनरारंभ (replication restart) में भाग लेता है, और SOS इंडक्शन के दौरान इसकी कोशिका उपस्थिति ~30-50 प्रतियों प्रति कोशिका से बढ़कर ~200–300 हो सकती है। Pol II को Pol III के बैकअप के रूप में भी माना जाता है क्योंकि यह होलोएंजाइम प्रोटीन के साथ बातचीत कर सकता है और उच्च स्तर की प्रोसेसिविटी ग्रहण कर सकता है। Pol II की मुख्य भूमिका प्रतिकृति कांटे पर पॉलीमरेज़ गतिविधि को निर्देशित करने और रुके हुए Pol III को टर्मिनल बेमेल (mismatches) को बायपास करने में मदद करने की क्षमता मानी जाती है।Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tag विस्तृत वर्गीकरण आर्किया में परिवार B को B1, B2, B3 में विभाजित करता है, जिसमें B2 स्यूडोएंजाइम का एक समूह है। Pfu परिवार B3 से संबंधित है। आर्किया में पाए जाने वाले अन्य PolBs "कैस्पोसॉन्स" (Casposons), Cas1-निर्भर ट्रांसपोसॉन्स का हिस्सा हैं। कुछ वायरस (जिसमें Φ29 डीएनए पॉलीमरेज़ शामिल है) और माइटोकॉन्ड्रियल प्लास्मिड भी polB ले जाते हैं।

Pol III

DNA polymerase III होलोएंजाइम, E. coli में DNA प्रतिकृति (replication) में शामिल प्राथमिक एंजाइम है और यह परिवार C पॉलीमरेज़ से संबंधित है। इसमें तीन असेंबलियाँ होती हैं: pol III कोर, बीटा स्लाइडिंग क्लैंप प्रोसेसिविटी फैक्टर, और क्लैंप-लोडिंग कॉम्प्लेक्स। कोर तीन सबयूनिट्स से बना होता है: α, जो पॉलीमरेज़ गतिविधि का केंद्र है; ε, जो एक्सोन्यूक्लियोलिटिक प्रूफरीडर है; और θ, जो ε के लिए स्टेबलाइज़र के रूप में कार्य कर सकता है। बीटा स्लाइडिंग क्लैंप प्रोसेसिविटी फैक्टर भी डुप्लिकेट में मौजूद होता है, प्रत्येक कोर के लिए एक, ताकि एक ऐसा क्लैंप बनाया जा सके जो DNA को घेर ले और उच्च प्रोसेसिविटी प्रदान करे।[10] तीसरी असेंबली सात-सबयूनिट (τ2γδδχψ) वाला क्लैंप लोडर कॉम्प्लेक्स है।

पुरानी पाठ्यपुस्तकों का "ट्रॉम्बोन मॉडल" प्रत्येक प्रतिकृति कांटा (replication fork - RF) पर कोर एंजाइम के दो समकक्षों के साथ एक बढ़ाव (elongation) कॉम्प्लेक्स को दर्शाता है, एक प्रत्येक स्ट्रैंड (लैगिंग और लीडिंग) के लिए।[11] हालाँकि, एकल-अणु अध्ययनों से प्राप्त हालिया साक्ष्य बताते हैं कि प्रत्येक RF पर Pol III और B. subtilis में इसके समकक्ष, PolC, दोनों के लिए औसतन तीन स्टोइकोमेट्रिक समकक्ष कोर एंजाइम मौजूद होते हैं। इन-सेल फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोपी ने खुलासा किया है कि लीडिंग स्ट्रैंड का संश्लेषण पूरी तरह से निरंतर नहीं हो सकता है, और Pol III* (अर्थात, ß2 स्लाइडिंग क्लैंप के बिना होलोएंजाइम α, ε, τ, δ और χ सबयूनिट्स) सक्रिय RFs से उच्च आवृत्ति पर अलग (dissociate) होता है। इन अध्ययनों में, प्रतिकृति कांटा टर्नओवर दर Pol III* के लिए लगभग 10s, ß2 स्लाइडिंग क्लैंप के लिए 47s, और DnaB हेलिकेज के लिए 15m थी। यह बताता है कि DnaB हेलिकेज RFs पर स्थिर रूप से जुड़ा रह सकता है और सक्षम होलोएंजाइम के लिए एक न्यूक्लिएशन बिंदु के रूप में कार्य कर सकता है। In vitro एकल-अणु अध्ययनों ने दिखाया है कि जब Pol III* अधिक मात्रा में होता है तो इसकी RF टर्नओवर दर उच्च होती है, लेकिन जब सांद्रता सीमित होती है तो यह प्रतिकृति कांटों के साथ स्थिर रूप से जुड़ा रहता है। एक अन्य एकल-अणु अध्ययन ने दिखाया कि DnaB हेलिकेज गतिविधि और स्ट्रैंड बढ़ाव (elongation) असंबद्ध, स्टोकेस्टिक कैनेटीक्स के साथ आगे बढ़ सकते हैं।

Pol IV

E. coli में, DNA polymerase IV (Pol IV) एक त्रुटि-प्रवण (error-prone) DNA पॉलीमरेज़ है जो गैर-लक्षित उत्परिवर्तन (non-targeted mutagenesis) में शामिल है।[12] Pol IV एक परिवार Y पॉलीमरेज़ है जिसे dinB जीन द्वारा व्यक्त किया जाता है, जो प्रतिकृति कांटा पर रुके हुए पॉलीमरेज़ के कारण SOS इंडक्शन के माध्यम से सक्रिय होता है। SOS इंडक्शन के दौरान, Pol IV का उत्पादन दस गुना बढ़ जाता है और इस समय इसके कार्यों में से एक Pol III होलोएंजाइम की प्रोसेसिविटी में हस्तक्षेप करना है। यह एक चेकपॉइंट बनाता है, प्रतिकृति को रोकता है, और उपयुक्त मरम्मत मार्ग के माध्यम से DNA क्षति की मरम्मत के लिए समय देता है। Pol IV का एक अन्य कार्य रुके हुए प्रतिकृति कांटा पर ट्रांसलेसियन संश्लेषण (translesion synthesis) करना है, उदाहरण के लिए, बिना क्षतिग्रस्त DNA को पार करने की तुलना में तेज़ दर से N2-डिऑक्सीगुआनाइन एडक्ट्स (adducts) को बायपास करना। जिन कोशिकाओं में dinB जीन की कमी होती है, उनमें DNA को नुकसान पहुँचाने वाले एजेंटों के कारण उत्परिवर्तन की दर अधिक होती है।

Pol V

DNA polymerase V (Pol V) एक Y-परिवार का DNA पॉलीमरेज़ है जो SOS response और translesion synthesis DNA मरम्मत तंत्र में शामिल है।[13] umuDC जीन के माध्यम से Pol V का प्रतिलेखन (transcription) अत्यधिक विनियमित होता है ताकि केवल तभी Pol V का उत्पादन हो जब कोशिका में क्षतिग्रस्त DNA मौजूद हो, जो SOS प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है। रुके हुए पॉलीमरेज़ RecA को ssDNA से जुड़ने का कारण बनते हैं, जिससे LexA प्रोटीन स्वतः पच (autodigest) जाता है। इसके बाद LexA umuDC ओपेरॉन के प्रतिलेखन को दबाने की अपनी क्षमता खो देता है। वही RecA-ssDNA न्यूक्लियोप्रोटीन UmuD प्रोटीन को पोस्ट-ट्रांसलेशनल रूप से UmuD' प्रोटीन में संशोधित करता है। UmuD और UmuD' एक हेटेरोडाइमर बनाते हैं जो UmuC के साथ इंटरैक्ट करता है, जो बदले में क्षतिग्रस्त DNA पर umuC की पॉलीमरेज़ उत्प्रेरक गतिविधि को सक्रिय करता है। E. coli में, रुके हुए प्रतिकृति कांटा पर pol III को pol IV के साथ बदलने के लिए एक पॉलीमरेज़ "टूल बेल्ट" मॉडल प्रस्तावित किया गया है, जहाँ दोनों पॉलीमरेज़ β-क्लैंप से एक साथ जुड़ते हैं। हालाँकि, E. coli में किसी क्षति (lesion) को बायपास करने के लिए एक से अधिक TLS पॉलीमरेज़ के क्रमिक रूप से काम करने की भागीदारी अभी तक नहीं दिखाई गई है। इसके अलावा, Pol IV उच्च दक्षता के साथ इंसर्शन और एक्सटेंशन दोनों को उत्प्रेरित कर सकता है, जबकि pol V को प्रमुख SOS TLS पॉलीमरेज़ माना जाता है। एक उदाहरण इंट्रा-स्ट्रैंड गुआनाइन थाइमिन क्रॉस-लिंक का बायपास है, जहाँ दो पॉलीमरेज़ के उत्परिवर्तनीय हस्ताक्षरों (mutational signatures) में अंतर के आधार पर यह दिखाया गया था कि pol IV और pol V इंट्रा-स्ट्रैंड क्रॉसलिंक के TLS के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं।

Family D

आर्कियल polD और यूकेरियोटिक Polα की संरचनाएं। न केवल सामान्य टोपोलॉजी संरक्षित है, बल्कि दोनों C-टर्मिनस पर एक द्वि-कार्यात्मक प्राइमेज़-और-PCNA-बाइंडिंग PIP-बॉक्स अनुक्रम भी साझा करते हैं, जो यूकेरियोटिक Polα और Polε दोनों के समान है।[14]

1998 में, DNA पॉलीमरेज़ के परिवार D की खोज Pyrococcus furiosus और Methanococcus jannaschii में हुई थी।[15] PolD कॉम्प्लेक्स दो श्रृंखलाओं का एक हेटेरोडाइमर है, जो प्रत्येक DP1 (छोटा प्रूफरीडिंग) और DP2 (बड़ा उत्प्रेरक) द्वारा एन्कोड किया गया है। अन्य DNA पॉलीमरेज़ के विपरीत, DP2 उत्प्रेरक कोर की संरचना और तंत्र मल्टी-सबयूनिट RNA polymerases के समान है। DP1-DP2 इंटरफ़ेस यूकेरियोटिक क्लास B पॉलीमरेज़ जिंक फिंगर और उसके छोटे सबयूनिट के समान है। DP1, एक Mre11-जैसा एक्सोन्यूक्लिएज़, संभवतः Pol α के छोटे सबयूनिट और ε का पूर्ववर्ती है, जो प्रूफरीडिंग क्षमताएं प्रदान करता है जो अब यूकेरियोट्स में खो गई हैं। इसका N-टर्मिनल HSH डोमेन संरचना में AAA proteins, विशेष रूप से Pol III सबयूनिट δ और RuvB के समान है। DP2 में एक क्लास II KH domain होता है। Pyrococcus abyssi polD, Taq पॉलीमरेज़ की तुलना में अधिक गर्मी-स्थिर और अधिक सटीक है, लेकिन अभी तक इसका व्यावसायीकरण नहीं हुआ है। यह प्रस्तावित किया गया है कि परिवार D DNA पॉलीमरेज़ कोशिकीय जीवों में विकसित होने वाला पहला था और अंतिम सार्वभौमिक कोशिकीय पूर्वज (LUCA) का प्रतिकृति पॉलीमरेज़ परिवार D से संबंधित था।

Eukaryotic DNA polymerase

Polymerases β, λ, σ, μ (beta, lambda, sigma, mu) और TdT

परिवार X पॉलीमरेज़ में प्रसिद्ध यूकेरियोटिक पॉलीमरेज़ pol β (बीटा), साथ ही अन्य यूकेरियोटिक पॉलीमरेज़ जैसे Pol σ (सिग्मा), Pol λ (लैम्ब्डा), Pol μ (म्यू), और टर्मिनल डीऑक्सीन्यूक्लियोटिडिल ट्रांसफरेज़ (TdT) शामिल हैं। परिवार X पॉलीमरेज़ मुख्य रूप से कशेरुकियों (vertebrates) में पाए जाते हैं, और कुछ पौधों और कवक में पाए जाते हैं। इन पॉलीमरेज़ में अत्यधिक संरक्षित क्षेत्र होते हैं जिनमें दो हेलिक्स-हेयरपिन-हेलिक्स मोटिफ शामिल होते हैं जो DNA-पॉलीमरेज़ इंटरैक्शन में अनिवार्य हैं। एक मोटिफ 8 kDa डोमेन में स्थित होता है जो डाउनस्ट्रीम DNA के साथ इंटरैक्ट करता है और एक मोटिफ थंब डोमेन में स्थित होता है जो प्राइमर स्ट्रैंड के साथ इंटरैक्ट करता है। POLB जीन द्वारा एन्कोड किया गया Pol β, शॉर्ट-पैच base excision repair के लिए आवश्यक है, जो एक DNA मरम्मत मार्ग है जो अल्काइलेटेड या ऑक्सीकृत बेस के साथ-साथ abasic sites की मरम्मत के लिए आवश्यक है। क्रमशः POLL और POLM जीन द्वारा एन्कोड किए गए Pol λ और Pol μ, non-homologous end-joining में शामिल हैं, जो क्रमशः हाइड्रोजन पेरोक्साइड और आयनकारी विकिरण के कारण DNA डबल-स्ट्रैंड ब्रेक को फिर से जोड़ने का एक तंत्र है। TdT केवल लिम्फोइड ऊतक में व्यक्त होता है, और प्रतिरक्षा विविधता को बढ़ावा देने के लिए V(D)J recombination के दौरान बने डबल-स्ट्रैंड ब्रेक में "n न्यूक्लियोटाइड" जोड़ता है।[16]

पॉलिमेरेज़ α, δ और ε (अल्फा, डेल्टा, और एप्सिलॉन)

Pol α (अल्फा), Pol δ (डेल्टा), और Pol ε (एप्सिलॉन) फैमिली B पॉलिमेरेज़ के सदस्य हैं और परमाणु DNA प्रतिकृति (न्यूक्लियर DNA रेप्लिकेशन) में शामिल मुख्य पॉलिमेरेज़ हैं। Pol α कॉम्प्लेक्स (pol α-DNA प्राइमेज़ कॉम्प्लेक्स) चार सबयूनिट्स से बना होता है: उत्प्रेरक सबयूनिट POLA1, नियामक सबयूनिट POLA2, और क्रमशः छोटे और बड़े प्राइमेज़ सबयूनिट्स PRIM1 और PRIM2। एक बार जब प्राइमेज़ RNA प्राइमर बना लेता है, तो Pol α प्राइमर को ~20 न्यूक्लियोटाइड्स तक विस्तारित करके प्रतिकृति शुरू करता है।[17] अपनी उच्च प्रक्रियात्मकता (processivity) के कारण, Pol δ, Pol α से लीडिंग और लैगिंग स्ट्रैंड संश्लेषण का कार्यभार संभाल लेता है।218–219 Pol δ को POLD1 जीन द्वारा अभिव्यक्त किया जाता है, जो उत्प्रेरक सबयूनिट बनाता है, जबकि POLD2, POLD3, और POLD4 अन्य सबयूनिट्स बनाते हैं जो Proliferating Cell Nuclear Antigen (PCNA) के साथ इंटरैक्ट करते हैं। PCNA एक DNA clamp है जो Pol δ को प्रक्रियात्मकता प्रदान करता है। Pol ε को POLE1 (उत्प्रेरक सबयूनिट), POLE2, और POLE3 जीन द्वारा एन्कोड किया जाता है। यह बताया गया है कि Pol ε का कार्य प्रतिकृति के दौरान लीडिंग स्ट्रैंड का विस्तार करना है, जबकि Pol δ मुख्य रूप से लैगिंग स्ट्रैंड की प्रतिकृति करता है; हालाँकि, हालिया साक्ष्यों ने सुझाव दिया है कि Pol δ की DNA के लीडिंग स्ट्रैंड की प्रतिकृति में भी भूमिका हो सकती है। Pol ε का C-टर्मिनस "पॉलिमेरेज़ रेलिक" क्षेत्र, पॉलिमेरेज़ गतिविधि के लिए अनावश्यक होने के बावजूद, कोशिका जीवन शक्ति के लिए आवश्यक माना जाता है। माना जाता है कि C-टर्मिनस क्षेत्र एनाफेज में प्रवेश करने से पहले एक चेकपॉइंट प्रदान करता है, होलोएंजाइम को स्थिरता देता है, और प्रतिकृति की शुरुआत के लिए आवश्यक प्रोटीन को होलोएंजाइम में जोड़ता है। Pol ε में एक बड़ा "पाम" डोमेन होता है जो PCNA से स्वतंत्र रूप से उच्च प्रक्रियात्मकता प्रदान करता है।

अन्य फैमिली B पॉलिमेरेज़ की तुलना में, प्रूफरीडिंग के लिए जिम्मेदार DEDD एक्सोन्यूक्लिएज़ फैमिली Pol α में निष्क्रिय होती है।[18] Pol ε अद्वितीय है क्योंकि इसमें दो जिंक फिंगर डोमेन और इसके C-टर्मिनल में एक अन्य फैमिली B पॉलिमेरेज़ की एक निष्क्रिय प्रतिलिपि होती है। इस जिंक फिंगर की उपस्थिति का यूकेरियोटा की उत्पत्ति में निहितार्थ है, जिसे इस मामले में आर्कियल B3 पॉलिमेरेज़ के साथ Asgard समूह में रखा गया है।

पॉलिमेरेज़ η, ι और κ (एटा, आयोटा, और कप्पा)

Pol η (एटा), Pol ι (आयोटा), और Pol κ (कप्पा), फैमिली Y DNA पॉलिमेरेज़ हैं जो ट्रांसलेशन संश्लेषण द्वारा DNA मरम्मत में शामिल हैं और क्रमशः POLH, POLI, और POLK जीन द्वारा एन्कोड किए जाते हैं। फैमिली Y के सदस्यों में सबस्ट्रेट और प्राइमर टर्मिनस को बांधने में सहायता के लिए पांच सामान्य मोटिफ होते हैं और उन सभी में विशिष्ट अंगूठे (thumb), हथेली (palm) और उंगली (finger) डोमेन के साथ-साथ लिटिल फिंगर (LF), पॉलिमेरेज़-एसोसिएटेड डोमेन (PAD), या कलाई (wrist) जैसे अतिरिक्त डोमेन शामिल होते हैं। हालाँकि, सक्रिय साइट मरम्मत की जा रही विभिन्न क्षति (lesions) के कारण फैमिली के सदस्यों के बीच भिन्न होती है। फैमिली Y के पॉलिमेरेज़ कम-सटीकता वाले पॉलिमेरेज़ हैं, लेकिन यह साबित हो चुका है कि वे नुकसान से अधिक लाभ पहुंचाते हैं क्योंकि पॉलिमेरेज़ को प्रभावित करने वाले म्यूटेशन विभिन्न बीमारियों का कारण बन सकते हैं, जैसे कि skin cancer और Xeroderma Pigmentosum Variant (XPS)। इन पॉलिमेरेज़ का महत्व इस तथ्य से प्रमाणित होता है कि DNA पॉलिमेरेज़ η को एन्कोड करने वाले जीन को XPV कहा जाता है, क्योंकि इस जीन की हानि के परिणामस्वरूप ज़ेरोडर्मा पिगमेंटोसम वेरिएंट बीमारी होती है। Pol η विशेष रूप से ultraviolet radiation के परिणामस्वरूप होने वाली DNA क्षति के सटीक ट्रांसलेशन संश्लेषण की अनुमति देने के लिए महत्वपूर्ण है। Pol κ की कार्यक्षमता पूरी तरह से समझ में नहीं आई है, लेकिन शोधकर्ताओं ने दो संभावित कार्य पाए हैं। माना जाता है कि Pol κ कुछ DNA क्षति पर एक विशिष्ट बेस के विस्तारक या प्रविष्टकर्ता (inserter) के रूप में कार्य करता है। Rev1 के साथ, तीनों ट्रांसलेशन संश्लेषण पॉलिमेरेज़, रुके हुए प्रतिकृति DNA पॉलिमेरेज़ के माध्यम से क्षतिग्रस्त स्थानों पर भर्ती किए जाते हैं। क्षति मरम्मत के दो मार्ग हैं, जिससे शोधकर्ता इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि चुना गया मार्ग इस बात पर निर्भर करता है कि किस स्ट्रैंड में क्षति है, लीडिंग या लैगिंग स्ट्रैंड।[19]

पॉलिमेरेज़ Rev1 और ζ (ज़ेटा)

Pol ζ, एक अन्य B फैमिली पॉलिमेरेज़, दो सबयूनिट्स से बना है: Rev3 - उत्प्रेरक सबयूनिट; और Rev7 (MAD2L2) - जो पॉलिमेरेज़ के उत्प्रेरक कार्य को बढ़ाता है, और ट्रांसलेशन संश्लेषण में शामिल है। Pol ζ में 3' से 5' एक्सोन्यूक्लिएज़ गतिविधि का अभाव होता है, और यह अद्वितीय है कि यह टर्मिनल मिसमैच के साथ प्राइमरों का विस्तार कर सकता है। Rev1 में BRCT domain, ubiquitin-binding domain, और C-टर्मिनल डोमेन में रुचि के तीन क्षेत्र हैं और इसमें dCMP ट्रांसफरेज़ क्षमता है, जो उन क्षति के विपरीत डीऑक्सीसाइटिडाइन जोड़ती है जो प्रतिकृति पॉलिमेरेज़ Pol δ और Pol ε को रोक देती हैं। ये रुके हुए पॉलिमेरेज़ यूबिकिटिन कॉम्प्लेक्स को सक्रिय करते हैं जो, बदले में, प्रतिकृति पॉलिमेरेज़ को अलग करते हैं और Pol ζ और Rev1 को भर्ती करते हैं। साथ में, Pol ζ और Rev1 डीऑक्सीसाइटिडाइन जोड़ते हैं, और Pol ζ क्षति से आगे विस्तार करता है। एक अभी तक अनिर्धारित प्रक्रिया के माध्यम से, Pol ζ अलग हो जाता है, और प्रतिकृति पॉलिमेरेज़ फिर से जुड़ जाते हैं और प्रतिकृति जारी रखते हैं। Pol ζ और Rev1 प्रतिकृति के लिए आवश्यक नहीं हैं, लेकिन बडिंग यीस्ट में REV3 जीन की हानि प्रतिकृति कांटे (replication forks) के ढहने के कारण DNA-क्षतिग्रस्त एजेंटों के प्रति संवेदनशीलता बढ़ा सकती है जहाँ प्रतिकृति पॉलिमेरेज़ रुक गए हैं।[20]

टेलोमेरेज़

Telomerase एक ribonucleoprotein है जो रैखिक गुणसूत्रों के सिरों को दोहराने का कार्य करता है क्योंकि सामान्य DNA पॉलिमेरेज़ सिरों, या telomeres, की प्रतिकृति नहीं कर सकता है। 5'-TTAGGG-3' अनुक्रम वाले डबल-स्ट्रैंड गुणसूत्र का सिंगल-स्ट्रैंड 3' ओवरहैंग टेलोमेरेज़ को भर्ती करता है। टेलोमेरेज़ अन्य DNA पॉलिमेरेज़ की तरह 3' सिरे का विस्तार करके कार्य करता है, लेकिन, अन्य DNA पॉलिमेरेज़ के विपरीत, टेलोमेरेज़ को टेम्पलेट की आवश्यकता नहीं होती है। TERT सबयूनिट, जो reverse transcriptase का एक उदाहरण है, प्राइमर-टेम्पलेट जंक्शन बनाने के लिए RNA सबयूनिट का उपयोग करता है जो टेलोमेरेज़ को गुणसूत्र सिरों के 3' सिरे का विस्तार करने की अनुमति देता है। जीवन भर कई प्रतिकृतियों के परिणामस्वरूप टेलोमेरेज़ के आकार में क्रमिक कमी को उम्र बढ़ने के प्रभावों से जुड़ा माना जाता है।[5]248–249

पॉलिमेरेज़ γ, θ और ν (गामा, थीटा और न्यू)

আরও দেখুন: DNA polymerase nu Pol γ (गामा), Pol θ (थीटा), और Pol ν (न्यू) फैमिली A पॉलिमेरेज़ हैं। Pol γ, जिसे POLG जीन द्वारा एन्कोड किया जाता है, को लंबे समय तक एकमात्र माइटोकॉन्ड्रियल पॉलिमेरेज़ माना जाता था। हालाँकि, हालिया शोध से पता चलता है कि कम से कम Pol β (बीटा), जो एक फैमिली X पॉलिमेरेज़ है, भी माइटोकॉन्ड्रिया में मौजूद है।[21] कोई भी म्यूटेशन जो सीमित या गैर-कार्यशील Pol γ की ओर ले जाता है, उसका mtDNA पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और यह ऑटोसोमल विरासत में मिले माइटोकॉन्ड्रियल विकारों का सबसे आम कारण है। Pol γ में एक C-टर्मिनस पॉलिमेरेज़ डोमेन और एक N-टर्मिनस 3'–5' एक्सोन्यूक्लिएज़ डोमेन होता है जो लिंकर क्षेत्र के माध्यम से जुड़े होते हैं, जो एक्सेसरी सबयूनिट को बांधता है। एक्सेसरी सबयूनिट DNA को बांधता है और Pol γ की प्रक्रियात्मकता के लिए आवश्यक है। लिंकर क्षेत्र में पॉइंट म्यूटेशन A467T सभी Pol γ-जुड़े माइटोकॉन्ड्रियल विकारों के एक तिहाई से अधिक के लिए जिम्मेदार है। जबकि Pol θ के कई होमोलॉग, जो POLQ जीन द्वारा एन्कोड किए जाते हैं, यूकेरियोट्स में पाए जाते हैं, इसका कार्य स्पष्ट रूप से समझ में नहीं आया है। C-टर्मिनस में अमीनो एसिड का अनुक्रम ही Pol θ को फैमिली A पॉलिमेरेज़ के रूप में वर्गीकृत करता है, हालाँकि Pol θ के लिए त्रुटि दर फैमिली Y पॉलिमेरेज़ से अधिक निकटता से संबंधित है। Pol θ मिसमैच प्राइमर टर्मिनस का विस्तार करता है और एक न्यूक्लियोटाइड जोड़कर एबेसिक साइटों को बायपास कर सकता है। इसमें पॉलिमेरेज़ डोमेन में डीऑक्सीराइबोफॉस्फोडिएस्टरेज़ (dRPase) गतिविधि भी होती है और यह ssDNA के निकट ATPase गतिविधि दिखा सकता है। Pol ν (न्यू) को पॉलिमेरेज़ एंजाइमों में सबसे कम प्रभावी माना जाता है। हालाँकि, DNA पॉलिमेरेज़ न्यू क्रॉसलिंक के प्रति सेलुलर प्रतिक्रियाओं के दौरान होमोलॉजी मरम्मत में एक सक्रिय भूमिका निभाता है, जो helicase के साथ एक कॉम्प्लेक्स में अपनी भूमिका पूरी करता है।

पौधे माइटोकॉन्ड्रियल और प्लास्टिड दोनों जीनोम की प्रतिलिपि बनाने के लिए दो फैमिली A पॉलिमेरेज़ का उपयोग करते हैं। वे स्तनधारी Pol γ की तुलना में बैक्टीरियल Pol I के अधिक समान हैं।[22]

रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज़

रेट्रोवायरस एक असामान्य डीएनए पॉलीमरेज़ को एनकोड करते हैं जिसे रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज़ कहा जाता है, जो एक आरएनए-निर्भर डीएनए पॉलीमरेज़ (RdDp) है जो आरएनए के टेम्पलेट से डीएनए का संश्लेषण करता है। रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज़ परिवार में डीएनए पॉलीमरेज़ कार्यक्षमता और आरएनएसे एच (RNase H) कार्यक्षमता दोनों शामिल होती हैं, जो डीएनए के साथ युग्मित आरएनए को विघटित करती है। रेट्रोवायरस का एक उदाहरण एचआईवी (HIV) है।[5] रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज़ का उपयोग आमतौर पर अनुसंधान उद्देश्यों के लिए आरएनए के प्रवर्धन (amplification) में किया जाता है। आरएनए टेम्पलेट का उपयोग करके, पीसीआर (PCR) रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज़ का उपयोग कर सकता है, जिससे एक डीएनए टेम्पलेट बनता है। इस नए डीएनए टेम्पलेट का उपयोग फिर सामान्य पीसीआर प्रवर्धन के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार के प्रयोग के उत्पाद आरएनए से प्रवर्धित पीसीआर उत्पाद होते हैं।

प्रत्येक एचआईवी रेट्रोवायरस कण में दो आरएनए जीनोम होते हैं, लेकिन, संक्रमण के बाद, प्रत्येक वायरस केवल एक प्रोवायरस उत्पन्न करता है।[23] संक्रमण के बाद, रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन के साथ दो जीनोम प्रतियों के बीच टेम्पलेट स्विचिंग (कॉपी चॉइस रिकॉम्बिनेशन) होती है। प्रत्येक प्रतिकृति चक्र में प्रति जीनोम 5 से 14 पुनर्संयोजन (recombination) घटनाएं होती हैं। टेम्पलेट स्विचिंग (पुनर्संयोजन) जीनोम अखंडता को बनाए रखने और क्षतिग्रस्त जीनोम को बचाने के लिए एक मरम्मत तंत्र के रूप में आवश्यक प्रतीत होती है।

बैक्टीरियोफेज T4 डीएनए पॉलीमरेज़

बैक्टीरियोफेज (फेज) T4 एक डीएनए पॉलीमरेज़ को एनकोड करता है जो 5' से 3' दिशा में डीएनए संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।[24] फेज पॉलीमरेज़ में एक एक्सोन्यूक्लिएज़ गतिविधि भी होती है जो 3' से 5' दिशा में कार्य करती है, और इस गतिविधि का उपयोग नए डाले गए बेस के प्रूफरीडिंग और संपादन में किया जाता है। एक फेज तापमान-संवेदनशील डीएनए पॉलीमरेज़ वाले उत्परिवर्ती को, जब अनुमेय तापमान पर उगाया गया, तो उसमें पुनर्संयोजन की आवृत्ति वाइल्ड-टाइप फेज की तुलना में लगभग दोगुनी देखी गई।

यह प्रस्तावित किया गया था कि फेज डीएनए पॉलीमरेज़ में उत्परिवर्तनीय परिवर्तन प्रतिकृति के दौरान टेम्पलेट स्ट्रैंड स्विचिंग (कॉपी चॉइस रिकॉम्बिनेशन) को उत्तेजित कर सकता है।[25]

संदर्भ

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  23. ↑ (November 2018). "Recombination is required for efficient HIV-1 replication and the maintenance of viral genome integrity". Nucleic Acids Research. 46 (20) 10535–10545. doi:10.1093/nar/gky910.
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  25. ↑ Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named Bernstein1967

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “DNA polymerase” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_polymerase यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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