2) РНК-лигаза
3) РНК-полимераза
4) ДНК-полимераза (+)
ДНК-полимераза — фермент, непосредственно синтезирующий новую цепь ДНК в процессе репликации. Реакция основана на матричном принципе: последовательность нуклеотидов вновь образуемой цепи определяется комплементарностью к матричной цепи ДНК. Удлинение происходит в направлении 5′→3′ за счёт присоединения дезоксирибонуклеозидтрифосфатов к свободной 3′-гидроксильной группе праймера, поэтому для начала синтеза необходим предварительно сформированный праймер.
Репликация включает работу комплекса ферментов: геликаза разделяет цепи ДНК, праймаза синтезирует РНК-праймер, ДНК-полимераза удлиняет дочернюю цепь, а ДНК-лигаза соединяет фрагменты Оказаки на отстающей цепи. Многие ДНК-полимеразы обладают 3′→5′-экзонуклеазной корректирующей активностью, обеспечивающей proofreading и высокую точность копирования генома. Именно способность катализировать полимеризацию дезоксирибонуклеотидов на матрице ДНК определяет правильность выбранного ответа.
Остальные ферменты выполняют иные функции. Обратная транскриптаза синтезирует ДНК на матрице РНК, РНК-полимераза осуществляет транскрипцию с образованием РНК, а РНК-лигаза соединяет концы молекул РНК и не является основным ферментом репликации ДНК.
| Фермент | Матрица или субстрат | Основной продукт | Функция |
|---|---|---|---|
| ДНК-полимераза | ДНК-матрица и праймер | Новая цепь ДНК | Репликация и репарация ДНК; синтез в направлении 5′→3′ |
| Обратная транскриптаза | РНК-матрица | Комплементарная ДНК | Обратная транскрипция; характерна для ретровирусов и используется в молекулярной диагностике |
| РНК-полимераза | ДНК-матрица | РНК | Транскрипция генов с образованием информационной, транспортной и рибосомной РНК |
| РНК-лигаза | Концы фрагментов РНК | Единая молекула РНК | Сшивание фрагментов РНК; не катализирует полимеризацию ДНК |
| Праймаза | ДНК-матрица | Короткий РНК-праймер | Инициирует репликацию, создавая 3′-ОН-группу для ДНК-полимеразы |
| ДНК-лигаза | Ник между фрагментами ДНК | Непрерывная цепь ДНК | Соединяет фрагменты Оказаки после их синтеза |
ДНК-полимераза не может начать синтез de novo и поэтому функционирует совместно с праймазой или другим источником праймера. На ведущей цепи синтез идёт непрерывно, а на отстающей — прерывисто с образованием фрагментов Оказаки. В лабораторной генетике свойства ДНК-полимераз используются при амплификации нуклеиновых кислот, включая ПЦР. Выбор фермента для ПЦР зависит от его термостабильности, процессивности, точности и наличия корректирующей экзонуклеазной активности.