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polimerasa

Representación en diagrama de cintas de la ADN polimerasa Taq En bioquímica , una polimerasa es una enzima ( EC 2.7.7.6/7/19/48/49) que sintetiza largas cadenas de polímeros o á...

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Representación en diagrama de cintas de la ADN polimerasa Taq

En bioquímica , una polimerasa es una enzima ( EC 2.7.7.6/7/19/48/49) que sintetiza largas cadenas de polímeros o ácidos nucleicos . La ADN polimerasa y la ARN polimerasa se utilizan para ensamblar moléculas de ADN y ARN , respectivamente, copiando una cadena molde de ADN mediante interacciones de apareamiento de bases o replicación en escalera parcial.

Una ADN polimerasa de la bacteria termófila Thermus aquaticus ( Taq ) ( PDB 1BGX Archivado el 4 de julio de 2007 en Wayback Machine , EC 2.7.7.7) se utiliza en la reacción en cadena de la polimerasa , una técnica importante de la biología molecular .

Una polimerasa puede ser dependiente o independiente de una plantilla. La poli-A polimerasa es un ejemplo de polimerasa independiente de plantilla. La desoxinucleotidil transferasa terminal también presenta actividad dependiente e independiente de la plantilla.

Por función

Por estructura

Las polimerasas generalmente se dividen en dos superfamilias: el pliegue de "mano derecha" ( InterPro : IPR043502 ) y el pliegue de " barril beta doble psi " (a menudo simplemente "barril doble"). El primero se observa en casi todas las ADN polimerasas y en casi todas las polimerasas virales de una sola subunidad; se caracterizan por un dominio "palma" conservado. [ 2 ] El segundo se observa en todas las ARN polimerasas multisubunitarias, en la cRdRP y en las ADN polimerasas de "familia D" que se encuentran en las arqueas. [ 3 ] [ 4 ] La familia "X", representada por la ADN polimerasa beta , tiene solo una forma de "palma" vaga y a veces se considera una superfamilia diferente ( InterPro : IPR043519 ). [ 5 ]  

Las primasas generalmente no se clasifican en ninguna de las dos categorías. Las primasas bacterianas suelen tener el dominio Toprim y están relacionadas con las topoisomerasas y la helicasa mitocondrial twinkle . [ 6 ] Las primasas de arqueas y eucariotas forman una familia AEP no relacionada, posiblemente relacionada con la polimerasa palm. Sin embargo, ambas familias se asocian al mismo conjunto de helicasas. [ 7 ]

Modificación de la actividad

Los científicos han modificado la actividad de las polimerasas de ácidos nucleicos de muchas maneras, desde el diseño racional hasta la evolución dirigida, para lograr cambios que van desde ajustes graduales como una mayor velocidad/precisión/termoestabilidad hasta cambios importantes como la conversión de los tipos de plantilla y producto.

Tipos de ácidos nucleicos

Todas las transcriptasas inversas naturales conocidas evolucionaron a partir de un ancestro sin capacidad de corrección de errores, lo que provocaba una baja fidelidad. En 2016, los científicos utilizaron con éxito la evolución dirigida para modificar la ADN polimerasa dirigida por ADN de Thermococcus kodakarensis, que sí tenía capacidad de corrección de errores , convirtiéndola en lo que denominaron una xenotranscriptasa de transcripción inversa (RTX). Esta nueva enzima es capaz de copiar y corregir plantillas de ARN y ADN. Se espera que mejore la precisión en la secuenciación de ARN y otras formas de RT-PCR. [ 8 ] Se comercializó algún tiempo antes de abril de 2018. [ 9 ]

En 2022, la mutagénesis selectiva convirtió una ADN polimerasa Kod en una que produce ácido nucleico α-l-treofuranosilo o ácido nucleico de treosa (TNA). [ 10 ] Este resultado se mejoró en 2024 y 2025 mediante evolución dirigida acelerada por recombinación homóloga (HR), obteniendo varias enzimas con velocidad y fidelidad casi naturales. [ 11 ]

En 2025, los científicos utilizaron evolución dirigida, acelerada por recombinación homóloga (RH), para transformar una ADN polimerasa en una ARN polimerasa. Esta última es capaz de realizar la transcripción de forma rápida (3 nt/s) y precisa (>99%). Además, es una polimerasa relativamente "universal", ya que también puede producir ADN dirigido por ARN (transcripción inversa) y amplificar ADN-ARN quimérico. [ 12 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Loc'h J, Rosario S, Delarue M (septiembre de 2016). "Base estructural de una nueva actividad dirigida por la desoxinucleotidil transferasa terminal: implicaciones para la recombinación V(D)J" . Structure . 24 (9): 1452–63 . doi : 10.1016/j.str.2016.06.014 . PMID 27499438 . 
  2. ↑ Hansen JL, Long AM, Schultz SC (agosto de 1997). "Estructura de la ARN polimerasa dependiente de ARN del poliovirus" . Structure . 5 (8): 1109–22 . doi : 10.1016/S0969-2126(97)00261-X . PMID 9309225 . 
  3. ↑ Cramer P (febrero de 2002). "ARN polimerasas multisubunitarias". Current Opinion in Structural Biology . 12 (1): 89– 97. doi : 10.1016/S0959-440X(02)00294-4 . PMID 11839495 . 
  4. ↑ Sauguet L (septiembre de 2019). "La superfamilia extendida de polimerasas de "dos barriles": estructura, función y evolución" . Journal of Molecular Biology . 431 (20): 4167– 4183. doi : 10.1016/j.jmb.2019.05.017 . PMID 31103775 . 
  5. ↑ Salgado PS, Koivunen MR, Makeyev EV, Bamford DH, Stuart DI, Grimes JM (diciembre de 2006). "La estructura de una polimerasa de ARN de interferencia vincula el silenciamiento del ARN y la transcripción" . PLOS Biology . 4 (12): e434. doi : 10.1371/journal.pbio.0040434 . PMC 1750930. PMID 17147473 .  
  6. ↑ Aravind L, Leipe DD, Koonin EV (septiembre de 1998). "Toprim: un dominio catalítico conservado en topoisomerasas de tipo IA y II, primasas de tipo DnaG, nucleasas de la familia OLD y proteínas RecR" . Nucleic Acids Research . 26 (18): 4205–13 . doi : 10.1093 / nar/26.18.4205 . PMC 147817. PMID 9722641 .  
  7. ↑ Iyer LM, Koonin EV, Leipe DD, Aravind L (2005). "Origen y evolución de la superfamilia de primasas arqueo-eucariotas y proteínas relacionadas con dominios de palma: perspectivas estructurales y nuevos miembros" . Nucleic Acids Research . 33 (12): 3875–96 . doi : 10.1093 / nar/gki702 . PMC 1176014. PMID 16027112 .  
  8. ↑ Ellefson, JW; Gollihar, J; Shroff, R; Shivram, H; Iyer, VR; Ellington, AD (24 de junio de 2016). "Origen evolutivo sintético de una transcriptasa inversa correctora de pruebas". Science . 352 (6293): 1590–3 . Bibcode : 2016Sci...352.1590E . doi : 10.1126/science.aaf5409 . PMID 27339990 . 
  9. ↑ «Transcriptasa inversa WarmStart® RTx» . www.neb.com .
  10. ↑ Nikoomanzar, A; Vallejo, D; Yik, EJ; Chaput, JC (17 de julio de 2020). "Mutagénesis alélica programada de una ADN polimerasa con resolución de un solo aminoácido". ACS Synthetic Biology . 9 (7): 1873– 1881. doi : 10.1021/acssynbio.0c00236 . PMID 32531152 . 
  11. ^ Hayar, Mohammad; Maola, Victoria A.; Lee, Joy J.; Holguín, Manuel J.; Quijano, Riley N.; Nguyen, Kalvin K.; Ho, Katherine L.; Medina, Jenny V.; Botello-Cornejo, Elionel; Barpuzary, Bhawna; Chim, Nicolás; Chaput, John C. (19 de diciembre de 2025). "La evolución dirigida de una TNA polimerasa identifica caminos independientes hacia la fidelidad y la catálisis" . Comunicaciones de la naturaleza . 17 (1) 925.doi : 10.1038 /s41467-025-67652-1 . PMC 12830623 . PMID 41413390 .  
  12. ↑ Medina, EL; Maola, VA; Hajjar, M; Ko, GK; Ho, EJ; Horton, AR; Chim, N; Chaput, JC (7 de enero de 2026). "Evolución rápida de una ARN polimerasa altamente eficiente por recombinación homóloga". Nature Chemical Biology . doi : 10.1038/s41589-025-02124-7 . PMID 41501182 .