DNApolymerasen

DNAPolymerasen sind Enzyme, die DNA auf Grundlage einer Matrize und freier Nukleotide synthetisieren. Sie benötigen einen Primer mit freiem 3'-Ende und arbeiten in der Regel in 5'→3' Richtung. Ihre Aktivität ist zentral für die DNA-Replikation, Reparatur und Rekombination. Typisch verwendet das aktive Zentrum ein zwei-Metall-Ionen-System (meist Mg2+), und die Struktur zeigt eine handartige Architektur mit Finger-, Palm- und Daumenbereich. Viele DNAPolymerasen besitzen eine 3'→5' Exonuklease-Reparaturaktivität, andere nicht.

DNAPolymerasen lassen sich in Familien A, B, C, D, X und Y einteilen. Beispiele: Familie C enthält die bakteriellen Replikationspol III; Familie A das Pol I-Fragment aus E. coli; Familie B umfasst die eukaryotischen replizativen Polymerasen Pol α, δ und ε; Familie X umfasst Pol β, Pol μ und Pol λ, die vor allem in der Reparatur arbeiten; Familie Y umfasst translesionsynthese-Polymerasen wie Pol η, ι und κ.

Im Zellstoffwechsel tragen DNAPolymerasen die Replikation am Replikationskomplex, die Verarbeitung von Okazaki-Fragmenten und verschiedene Reparaturwege. Translesion-Polymerasen ermöglichen das Fortsetzen der Synthese bei beschädigter DNA, oft mit erhöhter Fehlertoleranz.

Historisch wurden die ersten DNAPolymerasen 1956 von Arthur Kornberg entdeckt; der Klenow-Frag ist ein bekanntes Beispiel. In der Biotechnologie finden thermostabile Polymerasen wie die Taq-Polymerase Anwendung in der PCR; andere Polymerasen werden in Sequenzierung, Klonierung und Reparaturanalytik eingesetzt.

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