La specializzazione delle DNA polimerasi

Per un efficiente e accurata reazione di replicazione del DNA bisogna che nella cellula vi siano DNA polimerasi diverse e specializzate. Per esempio, E. coli ha almeno cinque DNA polimerasi diverse che sono distinguibili per le loro attività enzimatiche, composizione in subunità, e numero di molecole per cellule. La DNA polimerasi III (DNA pol III) è il principale enzima coinvolto nella replicazione del DNA mentre la DNA polimerasi I (DNA pol I) è specializzata nella rimozione degli RNA primer che vengono utilizzati per iniziare la sintesi di DNA. Comunque, entrambi gli enzimi, per essere molto precisi durante il processo, portano associata un'attività esonucleasica che permette la correzione di eventuali errori. Le tre restanti DNA polimerasi di E. coli sono specializzate per la riparazione del DNA e mancano di questa attività esonucleasica. Anche gli eucarioti posseggono più DNA polimerasi: una tipica cellula eucariotica ne possiede più di 15. Di queste, tre sono essenziali per la duplicazione del genoma: DNA pol δ, DNA pol ε e DNA pol α/primasi. Quest'ultima è specificatamente coinvolta nell'iniziare le nuove catene e consiste di una proteina formata da quattro subunità: a due di queste è associata l'attività polimerasica, mentre le altre due hanno attività primasica. A causa della relativa lentezza di questo enzima, esso è rapidamente rimpiazzato dalle polimerasi altamente processive δ e ε. Il processo che porta a questo rimpiazzo è detto switching delle polimerasi. In generale, l'aumento di processività della DNA polimerasi alla forca replicativa dipende dalla sua associazione con proteine chiamate DNA sliding clamp (“pinza scorrevole”). Queste proteine sono composte da più subunità uguali fra loro che determinano, nel loro complesso, una forma a “ciambella” o “pinza”. Questa proteina scivola lungo il DNA senza mai dissociarsi da esso, mantenendo fortemente la DNA polimerasi posizionata alla forca replicativa. In questo modo la proteina circonda il doppio filamento neosintetizzato e tiene in posizione la polimerasi associata con il substrato innesco:stampo.