ADN polimerase

Unha **ADN polimerase** ou **ADN-pol** (tamén **DNA polimerase**) é un encima que cataliza a polimerización de desoxirribonucleótidos formando unha cadea de ADN (replicación na cal axudan tamén outros encimas). A función esencial das ADN polimerases é realizar a replicación do ADN, na cal a polimerase "le" unha cadea de ADN que funciona como molde e sintetiza unha nova cadea complementaria. Por medio deste proceso cópiase unha molécula de ADN. A molécula acabada de polimerizar é complementaria en bases á cadea molde e, por tanto, idéntica á cadea orixinal unida á molde, que se separara dela para a replicación. As ADN polimerases utilizan ións magnesio como cofactores. As ADN polimerases humanas teñen unha lonxitude de 900 a 1000 aminoácidos.

## Funcións 
miniatura|200px|dereita|ADN polimerase con capacidade de corrección de probas (*proofreading*).
A ADN polimerase pode engadir nucleótidos libres só ao extremo 3' da cadea de ADN en formación. Isto fai que a elongación da cadea en formación se faga en dirección 5'-3'. Ningunha ADN polimerase coñecida pode empezar unha cadea de ADN *de novo*, é dicir, non pode colocar o primeiro nucleótido da cadea, despois unir o segundo, despois o terceiro etc. O único que poden facer é alongar unha cadea xa existente polo seu extremo 3'-OH, polo que sempre debe existir un fragmento inicial xa formado. Esta é a razón pola que a ADN polimerase necesita un cebador ou *primer* previamente formado ao cal engadir nucleótidos. Os cebadores ou *primers* poden estar formados por ARN ou ADN. Na replicación do ADN, as primeiras dúas bases son sempre de ARN, e son sintetizadas por outro encima chamado primase. Requírese tamén un encima chamado helicase para desenredar o ADN e desfacer nesa rexión a súa estrutura de dobre cadea e formar a estrutura de dúas cadeas simples bifurcadas (esta rexión é a forquita de replicación ou garfo de replicación), o cal facilita a replicación de cada unha das cadeas seguindo o modelo semiconservativo da replicación do ADN.

Outra propiedade que presentan algunhas ADN polimerases, pero non todas é a corrección de erros. Este proceso corrixe os erros producidos durante a formación do ADN neosintetizado. Cando se recoñece un par de bases colocado incorrectamente, a ADN polimerase inverte a dirección do seu movemento atrasándose un par de bases. Esta actividade de exonuclease 3'-5' do encima permite que o par de bases incorrecto sexa retirado para ser máis tarde substituído polo correcto pola propia polimerase, que continuará a replicación. Esta actividade denomínase *corrección de probas*.

As ADN polimerases son moi utilizadas nos experimentos de bioloxía molecular.

## Variación entre especies 
As ADN polimerases teñen unha estrutura moi conservada, o cal significa que as súas subunidades catalíticas varían en conxunto moi pouco dunha especie a outra. As estruturas conservadas xeralmente exercen función importantes e insubstituíbles na célula, o mantemento das cales produce unha serie de vantaxes.

Algúns virus tamén codifican ADN polimerases especiais, como a ADN polimerase do virus da hepatite B, que replica especificamente ARN viral, e as transcriptases inversas dos retrovirus, as cales polimerizan ADN a partir dun molde de ARN.

## Familias de ADN polimerases 
Baseándose na homoloxía da súa secuencia de aminoácidos, as ADN polimerases poden ser subdivididas en sete familias: A, B, C, D, X, Y, e RT.

### Familia A 
Esta familia de polimerases contén tanto polimerases replicativas coma reparadoras. Entre os membros replicativos da familia están a moi estudada T7 ADN polimerase, e a ADN polimerase mitocondrial eucariótica γ. As polimerases reparadoras son a ADN pol I de *Escherichia coli*, a pol I de *Thermus aquaticus*, e a pol I de *Bacillus stearothermophilus*. Estas polimerases reparadoras están implicadas na reparación de excisión e o procesamento de fragmentos de Okazaki xerados durante a síntese da fibra retardada ou descontinua na replicación do ADN.

### Familia B 
As polimerases da familia B están implicadas na reparación e replicación do ADN. Entre elas están: Pol II (bacteriana), Pol B (arqueobacteriana), e Pol α, δ, e ε (eucarióticas). Outra polimerase B é a Pol ζ, feita de dúas subunidades, Rev3 e Rev7, que está implicada na síntese translesión. Pol ζ é única porque pode estender *primers* que teñen erros terminais sen complementariedade.

### Familia C 
As polimerases C son os principais encimas replicativos cromosómicos bacterianos. A subunidade alfa da ADN polimerase III de *E. coli* é a subunidade catalítica  e non posúe actividade coñecida de nuclease. Outra subunidade, a epsilon, posúe actividade exonuclease 3'-5', que se utiliza para "editar" durante a replicación cromosómica. Agora clasifícanse ás veces as polimerases C como unha subcategoría da familia X.

### Familia D 
Son polimerases aínda mal caracterizadas. Todos os exemplos coñecidos encóntranse no subdominio Euryarchaeota das Archaea e pénsase que son polimerasas replicativas.

### Familia X 
Contén as ben coñecidas polimerases eucarióticas pol β, e outras polimerases eucarióticas como a pol σ, pol λ, pol μ, e a deoxinucleotidil transferase terminal (TdT). A Pol β requírese para a reparación de excisión de bases de remendo curto (*short-patch*, no que só se substitúe un nucleótido), unha vía de reparación do ADN que é esencial para a reparación de bases alquiladas e oxidadas e de sitios abásicos (onde falta unha base). A Pol λ e Pol μ están implicadas na unión de extremos non homólogos, un mecanismo para volver a unir as roturas no ADN de dobre cadea. A TdT exprésase só nos tecidos linfoides, e engade "n nucleótidos" ás roturas nunha dobre cadea formadas durante a recombinación dos xenes inmunitarios V(D)J para promover a diversidade inmunolóxica. O lévedo *Saccharomyces cerevisiae* ten só unha polimerase Pol X, a Pol IV, que está implicada na unión de extremos non homólogos.

### Familia Y 
As polimerases Y difiren das outras en que teñen unha baixa fidelidade á hora de replicar ADNs molde non danados e na súa capacidade de replicar ADN danados, o que se coñece como síntese translesión (TLS). Os memberos desta familia denomínanse polimerases de síntese de translesión. Dependendo da lesión, as TLS polimerases poden saltar (*by-pass*) o dano dun modo libre de erros ou proclive aos erros, e este último dá lugar a unha elevada mutaxénese. Os pacientes de xeroderma pigmentoso variante (XPV) por exemplo, teñen mutacións na Pol η (eta) codificada nos seus xenes, que actúa no modo libre de erros para os danos por raios ultravioletas. Nos pacientes de XPV, as polimerases proclives a erros alternativos, por exemplo, a Pol ζ (zeta) (a polimerase ζ é unha polimerase da familia B, un complexo da subunidade catalítica REV3L con Rev7, que se asocia con Rev1), pénsase que están implicadas en erros que orixinan a predisposición ao cáncer dos pacientes. Outros membros nos humanos son Pol ι (iota), Pol κ (kappa), e Rev1 (desoxicitidil transferase terminal). En *E. coli* coñécense dous TLS polimerases, a Pol IV (DINB) e a Pol V (UmuD'2C).

### Familia RT 
Algúns virus tamén codifican ADN polimerases especiais, como a ADN polimerase do virus da hepatite B. Estas poden replicar selectivamente ADN viral de diversos modos. Os retrovirus codifican unha ADN polimerase especial chamada transcriptase inversa, que e unha ADN polimerase ARN dependente (RdDp). Polimeriza ADN a partir dun molde de ARN.
A familia da transcriptase inversa contén exemplos de polimerases de retrovirus e de eucariotas. As polimerases eucarióticas están xeralmente restrinxidas a telomerases. Estas polimerases utilizan un molde de ARN para sintetizar a fibra de ADN.

## ADN polimerases procarióticas 
Nas bacterias coñécense 5 ADN polimerases:
* **Pol I**: Implicada na reparación do ADN; ten unha actividade polimerase 5'→3', e actividades de exonuclease 3'→5' (corrección de probas) e 5'→3' (eliminación de *primers* de ARN). 
* **Pol II**: Implicada na reparación de danos no ADNA; ten actividade de exonuclease 3'→5'.
* **Pol III**: A principal polimerase bacteriana (responsable da elongación da cadea); ten actividae de exonuclease 3'→5' (corrección de probas). Forma un complexo proteico de moitas subunidades chamado holoencima ADN polimerase III.
* **Pol IV**: Unha polimerase da famiilia Y; implicada na reparación SOS e na reparación translesión.
* **Pol V**: Unha polimerase da familia Y; participa no salto (*by-pass*) da zona danada; implicada na reparación SOS e na reparación translesión.

## ADN polimerases eucarióticas 
Os eucariotas teñen polo menos 15 ADN polimerases.
* POLA1, POLA2, PRIM1, PRIM2: **Pol α**: O complexo Pol α (complexo pol α-ADN primase) consta de catro subunidades: a subunidade catalítica POLA1, a subunidade reguladora POLA2, e as subunidades primase pequena e grande PRIM1 e PRIM2, respectivamente. Unha vez que a primase creou o cebador ou *primer* de ARN, a Pol α comeza a replicación elongando o cebador uns 20 nucleótidos. É membro da familia B de ADN polimerases.
* POLB: **Pol β**: Implicada na raparación do ADN, na reparación de excisión de bases e na síntese para encher zonas ausentes.
* POLG, POLG2: **Pol γ**: Replican e reparan o ADN mitocondrial e teñen unha actividade exonuclease 3'→5'.
* POLD1, POLD2, POLD3, POLD4: **Pol δ**: Moi activa na replicación e ademais con actividade exonuclease 3'→5' de corrección de probas. Pénsase que é a principal polimerase implicada na síntese da fibra retardada do ADN, pero aínda se debate o seu papel .
* POLE, POLE2, POLE3: **Pol ε**: Tamén moi activa na replicación e ademais con actividade exonuclease 3'→5' de corrección de probas. Moi relacionada con pol δ, e crese que é a principal polimerase implicada na síntese da fibra condutora ou guía do ADN , pero aínda se discute o seu papel 
* Coñécense tamén outras polimerases eucarióticas, que non foron ben caracterizadas aínda, que son: 
** POLQ e POLN: **θ** e **ν**
** POLL: **λ**
** **φ**
** **σ**
** POLM: **μ**

Ningunha das polimerases eucarióticas pode eliminar os cabadores ou *primers* (actividade exonuclease 5'→3'); misión que cumpren outros encimas. Só as polimerases que fan a elongación (γ, δ e ε) teñen capacidade de corrección de probas (actividade exonuclease 3'→5').

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Reacción en cadea da polimerase
* ARN polimerase
* Fragmento de Klenow

### Ligazóns externas 
* 
* PDB Molecule of the Month - pdb3_1
* Unusual repair mechanism in DNA polymerase lambda, Ohio State University
* MeshName - DNA+polymerases 
* Número EC 2.7.7.7
* Animación do ADN Polimerase, WEHI, minuto 1:45