Значение ДНК полимераза и современные исследования
ДНК-полимераза – это участвующий в ДНК-репликации фермент. Он наделен ключевой ролью при репродукциях генома, причем последующая его интактная структура сохраняется. ДНК полимераза отвечает за процесс синтеза в дочерних нитях ДНК в ходе репликации. Фактически за счет полимераза застраиваются поврежденные ДНК-участки. Данное явление, в целом, называют репарацией. Процесс генетической репарации в некотором роде сходный «хирургическому» вмешательству в структурные основы ДНК. Те участки, которые испытали повреждение, вырезаются из общей ДНК-цепи. Этот процесс, известен с 1955 года, получил название «эксцизионной репарации». Уже позже, в 1964 году, ученым удалось открыть молекулярный механизм эксцизионной репарации. Над данной проблемой работало несколько исследовательских групп. Объектом опытов стали линии мутантных бактерий, которые были чувствительными к радиационному воздействию.
Функции полимераза
Задача ДНК-полимеразов с биологической точки зрения заключена в синтезе ДНК и касается его катализа. Фактически общие
параметры данных ферментов одинаковые. Но все же конкретный образец ДНК полимераза характерный своими отличительными свойствами. Последние завязаны на определенной биологической функции. Она должна реализовываться благодаря структурным строениям.
Ученые выделяют весьма немалую цифру ДНК-полимераз. Касательно человеческих клеток удалось идентифицировать репликативные полимеразы, ДНК-полимераза бета и гамма. ДНК полимераза и её идентификация помогла открыть в некоторых специфических человеческих клетках так называемые транскриптазы, которые впоследствии назвали обратными. На сегодня роль днк полимераза остается неизвестной. Кроме того удалось значительно скрупулезнее изучить и иной фермент – дезоксинуклеотидилтрансферазу. Ее функции, по убеждению исследователей, завязаны на синтезе антител.
Особенности ДНК полимераза
Бактериальные полимеразы обладают активностью – 5’-3-полимеразной и ’3-’5’- экзонуклеазной. Эти свойства отвечают за коррекцию определенных ошибочных действий. Непосредственно коррекция проходит в два этапа. На первом наблюдаем своеобразную проверку отдельного нуклеотида (он должен соответствовать матрице), перед тем как он будет включен в растущую цепь. На втором этапе – очередная проверка уже следующего за проверенным нуклеотида. Неправильный нуклеотид провоцирует деформацию спирали. Эта особенность, как считается, дает ДНК-полимеразе идентифицировать (как правило) дефект, который имеет место в растущей цепи.
Встроенный по ошибке нуклеотид не имеет возможности формировать с комплементарным основанием водородную связь. Как действует днк полимераза? Этот фермент приостанавливает процесс репликации: за это время на место ошибочного нуклеотида встает необходимый.
Процесс репликации ДНК
Этот процесс, по видимости, проходит с поразительной точностью. Об этом свидетельствует известный факт двойной проверки спаривания оснований. Если на этапе полимеризации происходит ошибка, она обычно исправляется до того времени, когда должен присоединятся очередной нуклеотид. Полимераза, таким образом, отвечает за проверку результата каждого отдельного акта полимеризации.
К чему может привести ошибка в конкретном основании ДНК-репликации? В том случаи, если она не будет откорректирована, то измененную хромосому будут иметь как их дочерняя клетка, так и ее потомки (причем все). Иными словами, ошибка в одном основании ведет к определенному количеству неправильных копий одного белка, которые потом будут подвергнуты синтезу. Тем не менее, большая часть молекул данного белка будут полностью нормальными. Дело в том, обновление пула мРНК в клетке происходит очень быстро.
Присутствие включенных по ошибке нуклеотидов провоцирует спонтанные мутации. Это явление будет возможным в том случаи, если к следующему циклу репликации ошибки так и останутся не исправленными. На сегодня ученые говорят о существовании исправления ошибок так называемыми пострепликационными системами.
Медицинские опыты с ДНК-полимеразой
В медицинских исследованиях и практики в последнее время очень популярной является полимеразная цепная реакция. Ее 
широко используют для диагностики таких заболеваний, как туберкулез. Ряд преимуществ, связанных с ней, состоит в возможности напрямую определять присутствие возбудителей. Метод отличается высокой специфичностью и весьма чувствителен. Более того, данная процедура универсальная (определяются самые разные возбудители), ей свойственна быстрота в получении концевых результатов.
Метод полимеразной цепной реакции предоставляет немалые возможности, чтобы диагностировать инфекции хронического и латентного характера. Особенно, если речь идет об анализе персистирующих, некультивируемых и культивируемых форм организмов. Применение данной диагностики очень эффективное в отношении паразитов внутри паразитов.
Современные опыты и полимераза
Ученые не один год пытаются разрешить проблему передачи генетической информации с помощью создания искусственного аналога ДНК. Иногда они приходят к весьма интересным результатам. Причем до такой степени, что ставят незаменимость ДНК под большой вопрос.
Над аналогом ДНК, искусственно изобретенным, работали британские, датские и американские исследователи. По результатам опытов им удалось получить шесть видов молекул ДНК; ни один из них в природе не встречается. Они получили название ксено-ДНК. Проблема, правда, состояла в том, чтобы получить ферменты для работы с искусственно созданными ксено-молекулами.
Именно ДНК-полимераза отвечает за копирование соответственных молекул. Важно знать, что полимераза способна осуществлять реакцию с исключительно настоящими, то есть – естественными, молекулами. Биологи разрешили эту задачу таким способом, что создали немного мутантные ДНК-полимеразы, путем добавления к ним некоторых измененных вариантов ДНК. Полученные ферменты отлично идентифицируют ксено-молекулы. Копирование информации на ДНК, которую они содержат, было проделано несколько раз.
Данное исследование будет ощутимым вкладом в дискуссию о возникновении ДНК и РНК, и поспособствует следующим опытам в данной сфере.