機能別
- DNAポリメラーゼ（DNA指向性DNAポリメラーゼ、DdDP）
- 逆転写酵素（RT；RNA依存性DNAポリメラーゼ；RdDP）
- DNA依存性RNAポリメラーゼ（DdRP、RNAP）
- RNAレプリカーゼ（RNA依存性RNAポリメラーゼ、RdRP）
- ウイルス性（単一サブユニット）
- 真核細胞（cRdRP；二量体）
- テンプレートレスRNA伸長
構造によって
ポリメラーゼは一般的に、「右手」フォールド（InterPro ：IPR043502）と「ダブルプサイベータバレル」（しばしば単に「ダブルバレル」）フォールドの2つのスーパーファミリーに分けられます。前者はほとんどすべてのDNAポリメラーゼとほとんどすべてのウイルスのシングルサブユニットポリメラーゼに見られ、保存された「パーム」ドメインによって特徴付けられます。[ 2 ]後者はすべてのマルチサブユニットRNAポリメラーゼ、cRdRP、および古細菌に見られる「ファミリーD」DNAポリメラーゼに見られます。[ 3 ] [ 4 ] DNAポリメラーゼベータに代表される「X」ファミリーは漠然とした「パーム」形状しか持たず、別のスーパーファミリー（ InterPro ：IPR043519 ）とみなされることもあります。[ 5 ]
プライマーゼは一般的にどちらのカテゴリーにも属しません。細菌プライマーゼは通常Toprimドメインを持ち、トポイソメラーゼやミトコンドリアヘリカーゼtwinkleと関連しています。[ 6 ]古細菌と真核生物のプライマーゼは、おそらくポリメラーゼpalmに関連する、関連性のないAEPファミリーを形成します。しかし、どちらのファミリーも同じヘリカーゼ群と関連しています。[ 7 ]
活動の変更
科学者たちは、核酸ポリメラーゼの活性を、合理的な設計から指向性進化まで、さまざまな方法で改変してきた。その結果、速度、精度、耐熱性の向上といった段階的な調整から、鋳型や生成物のタイプの変換といった大きな変化まで、様々な変化が実現されている。
核酸の種類
既知の天然の逆転写酵素はすべて、校正能力を持たない祖先から進化しており、忠実度が低い。2016年、科学者たちは指向性進化を用いて、校正機能を持つThermococcus kodakarensis DNA指向性DNAポリメラーゼを、逆転写異種転写酵素（RTX）と呼ばれるものに改変することに成功した。この新しい酵素は、RNAとDNAのテンプレートからコピーし、校正することができる。RNAシーケンスやその他のRT-PCRの精度向上が期待されている。[ 8 ] 2018年4月より前に商品化された。[ 9 ]
2022年に選択的突然変異誘発により、Kod DNAポリメラーゼがα-l-トレオフラノシル核酸またはトレオース核酸（TNA）を生成するものに変換された。[ 10 ]この結果は2024年と2025年にHR加速指向性進化を用いて改良され、天然に近い速度と忠実度を持ついくつかの酵素が得られた。[ 11 ]
2025年、科学者たちは相同組換え（HR）によって加速された指向性進化を用いて、DNAポリメラーゼをRNAポリメラーゼに変えた。このポリメラーゼは、高速（3 nt/s）かつ高精度（>99%）な転写を行うことができる。また、RNA指向性DNA生成（逆転写）やキメラDNA-RNA増幅も可能な、ある意味「普遍的」なポリメラーゼでもある。[ 12 ]
参考文献
- ↑ Loc'h J 、Rosario S、Delarue M (2016 年 9 月)。 「末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼによる新しいテンプレート活性の構造的基盤：V(D)J 組換えへの影響」。Structure。24 ( 9 ) : 1452–63。doi : 10.1016 / j.str.2016.06.014。PMID 27499438。
- ↑ Hansen JL 、 Long AM、Schultz SC （ 1997年8月）。「ポリオウイルスのRNA依存性RNAポリメラーゼの構造」。Structure。5 （ 8 ）：1109–22。doi：10.1016/S0969-2126（97）00261- X。PMID 9309225。
- ↑ Cramer P (2002年2月). 「多サブユニットRNAポリメラーゼ」. Current Opinion in Structural Biology . 12 (1): 89–97 . doi : 10.1016/S0959-440X(02)00294-4 . PMID 11839495 .
- ↑ Sauguet L (2019年9月) 「拡張型「2バレル」ポリメラーゼスーパーファミリー：構造、機能、進化」 Journal of Molecular Biology . 431 (20): 4167–4183 . doi : 10.1016/j.jmb.2019.05.017 . PMID 31103775 .
- ↑ Salgado PS、Koivunen MR、Makeyev EV、Bamford DH、Stuart DI、Grimes JM (2006 年 12 月)。「 RNAiポリメラーゼの構造が RNA サイレンシングと転写を結びつける」。PLOS Biology。4 ( 12 ) : e434。doi : 10.1371 / journal.pbio.0040434。PMC 1750930。PMID 17147473。
- ↑ Aravind L、Leipe DD、Koonin EV (1998 年 9 月)。「Toprim - タイプ IA および II トポイソメラーゼ、DnaG 型プライマーゼ、OLD ファミリーヌクレアーゼ、および RecR タンパク質に保存されている触媒ドメイン」。Nucleic Acids Research。26 ( 18 ) : 4205–13。doi : 10.1093 / nar / 26.18.4205。PMC 147817。PMID 9722641。
- ↑ Iyer LM、Koonin EV、Leipe DD、Aravind L (2005)。「古細菌-真核生物プライマーゼスーパーファミリーおよび関連するパームドメインタンパク質の起源と進化：構造的洞察と新しいメンバー」。Nucleic Acids Research。33 ( 12 ) : 3875–96。doi : 10.1093 / nar / gki702。PMC 1176014。PMID 16027112。
- ↑ Ellefson, JW; Gollihar, J; Shroff, R; Shivram, H; Iyer, VR; Ellington, AD (2016年6月24日). "校正機能を持つ逆転写酵素の合成進化起源". Science . 352 (6293): 1590– 3. Bibcode : 2016Sci...352.1590E . doi : 10.1126/science.aaf5409 . PMID 27339990 .
- ↑ 「WarmStart® RTx 逆転写酵素」。www.neb.com。
- ↑ Nikoomanzar, A; Vallejo, D; Yik, EJ; Chaput, JC (2020年7月17日). "単一アミノ酸分解能でのDNAポリメラーゼのプログラムされた対立遺伝子変異誘発". ACS Synthetic Biology . 9 (7): 1873– 1881. doi : 10.1021/acssynbio.0c00236 . PMID 32531152 .
- ↑ハッジャル、モハメッド。マオラ、ビクトリア A.リー、ジョイ・J。オルギン、マヌエル J.キハノ、ライリー N.グエン、カルビン K.やあ、キャサリン・L。メディナ、ジェニー V。ボテロ・コルネホ、エリオネル。バープザリー、バウナ。チム、ニコラス。ジョン・C・シャプット（2025年12月19日）。「TNA ポリメラーゼの指向性進化により、忠実度と触媒作用への独立した経路が特定される。 」ネイチャーコミュニケーションズ。17 (1) 925.土井: 10.1038/s41467-025-67652-1。PMC 12830623。PMID 41413390。
- ↑ Medina, EL; Maola, VA; Hajjar, M; Ko, GK; Ho, EJ; Horton, AR; Chim, N; Chaput, JC (2026年1月7日). 「相同組換えによる高効率RNAポリメラーゼの急速な進化」. Nature Chemical Biology . doi : 10.1038/s41589-025-02124-7 . PMID 41501182 .
