DNA polymeráza

• 1 Přehled
• 2 Funkce
• 3 Typy DNA Polymeráza
  • 3.1 Eukaryotické Polymeráza
    • 3.1.1 Polymeráza γ a 3.1.2 Polymerázy α, Polymerázy δ, a Polymeráza ε a 3.1.3 Rodina X a 3.1.4 Polymerázy η, Polymerázy i, a Polymerázové κ a 3.1.5 Terminal deoxynucleotidyl transferase
  • 3.2 Prokaryotické Polymeráza
    • 3.2.1 DNA Polymeráza a 3.2.2 DNA Polymerázy II a 3.2.3 DNA Polymeráza III a 3.2.4 DNA Polymerázy IV
    • 3.2.,5 DNA Polymerázy V
  • 3.3 Reverzní Transkriptázy
• 4 Struktura
  • 4.1 Rodina
  • 4.2 Rodina B
  • 4.3 Rodina X
  • 4.4 Rodiny Y
• 5 Mechanismus
• 6 3D Struktury DNA polymeráza

Přehled

DNA polymerázy jsou enzymy, které hrají klíčovou roli v replikaci DNA. Replikace DNA je proces rozdělení existující dvouvláknové molekuly DNA na dva jednotlivé řetězce DNA, poté pomocí DNA polymeráz k překladu jednotlivých pramenů., Proces překladu vede k vytvoření komplementárních řetězců DNA a vede k vytvoření dvou dvouvláknových molekul DNA, které jsou přesnými replikami původní molekuly DNA. Doplňkové prameny jsou vytvořeny ve směru 5 „-3“. Některé DNA polymerázy jsou také zodpovědné za korekturu nově syntetizovaného řetězce DNA a použití exonukleázy k odstranění a nahrazení chyb, ke kterým došlo. DNA polymerázy jsou rozděleny do 7 rodin podle jejich sekvenční homologie a podobnosti 3D struktury., Rodiny jsou:

• rodina a – DNA replikace a opravy (DNA polymeráza I, γ)
• rodina B – DNA replikace a opravy (DNA polymeráza II, α, δ, ε). Viz DNA polymeráza v Thermococcus gorgonarius.
• Rodina C – replikace DNA u prokaryot (DNA Polymeráza III)
• Rodina D – replikace DNA v archaea
• Rodina X – opravy DNA u eukaryot (DNA Polymerázy β, λ, μ)
• Rodinné Y – DNA replikace poškozené DNA (DNA Polymeráza IV, V, η, ι, κ)
• Rodinné RT – reverzní transkriptázy (Viz Reverzní transkriptázy.,)

funkce

DNA polymerázy jsou esenciální enzymy pro replikaci DNA. Před DNA polymerázy může plnit svou roli v replikaci DNA, jiné enzymy musí odpočinout a rozdělit dvojité šroubovicové struktury DNA a signál pro zahájení replikace. Jakmile DNA primáza umístí primer na vzor dna pramen, DNA polymerázy mohou připojit. Tyto enzymy používají vzorový řetězec DNA k syntéze komplementárního řetězce DNA pomocí stavebních bloků DNA nazývaných nukleotidy., Pořadí nukleotidů na komplementárním řetězci je určeno pravidly párování bází: cytosin s guaninem a adenin s thyminem.

během syntézy DNA se DNA polymerázy pohybují podél řetězce DNA šablony ve směru 3 „-5″a přidávají nukleotidy do nového řetězce DNA ve směru 5″ -3“. To způsobuje prodloužení nového pramene ve směru 5 „-3“. Všimněte si, že směr nově vytvořeného řetězce DNA je opačný k řetězci DNA šablony. Tím se výsledná dvouvláknová molekula DNA komplementární a anti-paralelní.,

DNA polymerázy jsou některé z nejpřesnějších enzymů a mají asi jednu chybu za každou miliardu kopií. Když dojde k chybě, mnoho polymeráz DNA má schopnost korigovat nově syntetizovanou DNA a opravit chyby provedené během replikace. Enzymy korektury ve směru 5″-3″. Když je nalezena chyba, nesprávně umístěný nukleotid je vyříznut, takže lze vložit správný nukleotid. Tento proces je často označován jako 5 “ -3 “ exonukleázová aktivita.,

Replikace Archea Neznámý X Replikace a Opravy Eukaryot Pol β, Pol μ, a Pol λ Y Replikace a Opravy Eukaryot a Prokaryot Pol IV a Pol V, Pol η, Pol κ a Pol ι RT Replikace a Opravy Eukaryota, Viry, a Retrovirus Telomerázy a virus Hepatitidy B

Eukaryotické Polymeráza

Polymeráza γ

Polymeráza γ je považován za Rodinnou polymerázové., Hlavní funkcí pol γ je replikace a oprava mitochondriální DNA (mtDNA). Pol γ může provádět korekturu 3″ -5 “ exonukleázové aktivity. Mutace, které způsobují omezené nebo nefunkční pol γ, mají významný vliv na mtDNA a jsou častou příčinou autosomálních mitochondriálních poruch.

Polymerázy α, Polymerázy δ, a Polymeráza ε

Členové rodiny B, Pol α, Pol δ, a Pol ε jsou hlavní polymerázy zapojené do DNA replikace. Pol α se váže s primázou za vzniku komplexu. Primáza vytváří a umisťuje RNA primer, který umožňuje Pol α zahájit replikaci., Pol δ pak přebírá syntézu zaostávajícího pramene z Pol α. Předpokládá se, že Pol ε syntetizuje vedoucí pramen během replikace, zatímco Pol δ primárně replikuje zaostávající pramen. Vyskytly se však případy, kdy bylo zjištěno, že Poláci replikují zaostávající a vedoucí pramen. Pol δ a ε mají také schopnosti exonukleázy 3″ -5″.

Rodina X

Rodina X polymerázy se skládají z polymeráz jako Pol β, Pol μ a Pol λ. Hlavní funkcí Pol β je oprava excize základny s krátkou náplastí, opravná cesta používaná k opravě alkylovaných nebo oxidovaných bází., Pol λ a Pol μ jsou nezbytné pro opětovné spojení dna dvouvláknových zlomů v důsledku peroxidu vodíku a ionizujícího záření. Pro více informací viz DNA polymeráza beta a DNA polymeráza beta (hebrejsky).

polymerázy η, polymeráza I a polymeráza κ

polymeráza η, polymeráza I a polymeráza κ jsou Rodina Y DNA polymerázy podílející se na opravě DNA translezovou syntézou. Polymerázy v rodině Y jsou náchylné k chybám během syntézy DNA. Pol η je důležité pro přesné transleze syntézy poškození DNA vyplývající z ultrafialového záření., Funkce Pol κ není zcela pochopena, ale předpokládá se, že působí jako extender nebo inserter specifické báze při určitých lézích DNA. Všechny tři translesion synthesis polymerázy jsou aktivovány zastavil replikativní DNA polymerázy.

terminální deoxynukleotidyltransferáza

TdT katalyzuje polymeraci deoxynukleosidových trifofátů do 3 “ – hydroxylové skupiny předem vytvořeného polynukleotidového řetězce. TdT je non-šablona řízené DNA polymerázy a byl detekován v brzlíku žláz.,

Prokaryotické Polymeráza

DNA Polymeráza.

DNA Polymeráza I je rodina enzymů, jejichž hlavní funkcí je excizní opravy DNA prostřednictvím 3″-5″ a 5″-3″ exonuclease. Tato polymeráza také pomáhá s dozráváním fragmentů Okazaki. Okazaki fragmenty jsou krátké syntetizované prameny DNA, které tvoří zaostávající pramen během replikace DNA. Když se polymeráza I replikuje, začne přidávat nukleotidy na primeru RNA a pohybuje se ve směru 5″-3″. Tato polymeráza je také hlavní polymerázou v e. coli. Viz též Taq DNA polymeráza (hebrejsky)., v rodině je DNA polymeráza I (1taq).

v rodině DNA polymerázy i (1taq).

DNA Polymeráza II

DNA polymeráza II patří do rodiny B. je odpovědný za 3″-5″ exonuclease činnosti a restartování replikace po procesu syntézy byla zastavena v důsledku poškození v DNA. Polymeráza II je umístěna na replikační vidlici, aby pomohla nasměrovat aktivitu jiných polymeráz.

DNA polymeráza III

DNA polymeráza III je primární enzym podílející se na replikaci DNA., Patří do rodiny C a je zodpovědný za syntézu nových řetězců DNA přidáním nukleotidů do skupiny 3 “ – OH primeru. Tento enzym má také 3″ -5 “ exonukleázovou aktivitu, která mu dává schopnost kontrolovat syntetizovaný řetězec DNA pro chyby.

Pro více informací viz Polymeráza III homoenzyme beta podjednotky a Alfa Podjednotku Thermus aquaticus DNA Polymeráza III.

DNA Polymeráza IV

DNA polymeráza IV je zapojen v non-cílené mutageneze. Patří do rodiny Y, tento enzym se aktivuje při syntéze na stojanech replikační vidlice., po aktivaci vytvoří polymeráza IV kontrolní bod, zastaví replikaci a umožní čas na správnou opravu lézí v řetězci DNA. Polymeráza IV se také podílí na syntéze transleze, mechanismu opravy DNA. Enzym však postrádá nukleázovou aktivitu, takže je náchylný k chybám v replikaci DNA.

DNA Polymeráza V

DNA polymeráza V, v rodině, Y, je vysoce regulované a pouze produkován, když DNA je poškozená a vyžaduje translesion synthesis., Polymeráza V, stejně jako polymeráza IV, postrádá veškerou funkci exonukleázy a není schopna korigovat syntetizovaný řetězec DNA, což způsobuje, že je méně účinný.

reverzní transkriptáza

nejčastěji známou reverzní Transkriptázovou dna polymerázou je HIV-1 reverzní transkriptáza. Důvod, proč je to tak důležité pochopit, je, že je cílem léků proti AIDS. Podrobné informace o POLYMERÁZÁCH rodiny RT viz reverzní transkriptáza.,

Struktura

základní struktura všech DNA polymerázy se skládá ze subdomény označované jako dlaň, prsty a palec a připomínají otevřenou pravou ruku. Dlaň obsahuje katalyticky esenciální aminokyseliny v jeho aktivních místech. Prsty jsou nezbytné pro rozpoznávání a vazbu nukleotidů. Palec je důležitý pro vazbu substrátu DNA. Mezi doménami prstů a palce je kapsa, která se skládá ze dvou oblastí; místo vložení a místo postinsertion., Příchozí nukleotidy se váží na místo vložení a nový základní pár je umístěn v místě postinzerce. Tyto subdomény, spolu s dalšími subdoménami specifickými pro každou rodinu, jsou nezbytné pro správné fungování DNA polymerázy. Stavby každé z těchto subdomén jsou mírně odlišné pro každou polymerázy; chcete-li zobrazit tyto struktury ve větším detailu, viz odkazy v dolní části stránky.,

Rodinu

kromě základní struktury DNA polymerázy, Rodina polymerázy mají také 5″-3″ exonuclease, že je nutné pro odstranění RNA primerů z Okazaki fragmenty. Ne všechny, ale některé rodiny a polymerázy také 3″ -5 “ exonukleáza, která je zodpovědná za korekturu DNA.

Rodina B

kromě základní struktury DNA polymerázy, Rodina B polymerázy obsahují mimořádně aktivní 3″-5″ exonuclease, která opravuje chyby v replikaci DNA.,

Rodina X

subdomény palce, dlaně a prstů jsou součástí n-terminálu nebo 31-kDA polymerázového fragmentu v rodině X polymeráz. Dlaň v této rodině obsahuje tři motivy kyseliny asparagové. Prsty v této rodině mají spirály M A N, které obsahují aminokyselinové zbytky. N-terminál je připojen k 8kDa amino terminální domény obsahující 5″ deoxyribose fosfát lyasy, které je potřebné pro základní excizní opravy. Každý člen obsahuje vlastní strukturální rozdíly, které pomáhají v jeho fungování.,

Rodina Y

n-terminál rodiny y polymerázy obsahuje katalytické jádro prstů, dlaně a palce. C-terminál, který má zachovány terciární struktura čtyř-pletl beta listu podporované na jedné straně dva alfa šroubovice, jinak označované jako malíček domény, přispívá k DNA závazné a je nezbytný pro kompletní vybavení pro polymerázovou aktivitu. Tato rodina postrádá flexibilitu v subdoméně prstů, což je neobvyklé pro ostatní rodiny., Ostatní části katalytického jádra a domény malého prstu jsou flexibilní a často zaujímají různé polohy.

Mechanismus

většina DNA polymerázy podstoupit dvě-metal-ion mechanismus. Dva kovové ionty v aktivním místě pracují na stabilizaci pentakoordinovaného přechodového stavu. První kovový iont aktivuje hydroxylové skupiny. Tyto hydroxylové skupiny pak pokračují v útoku na fosfátovou skupinu dNTP. Druhý kovový iont nejen stabilizuje záporný náboj, ale také staví na odcházejících kyslíkových a chelatačních fosfátových skupinách.,

některé terminologie Dpo:
Dpo posuvná svorka je vyrobena z komplexu Dpo a proliferujícího buněčného jaderného antigenu (PCNA), který ji obklopuje.
doména BRCT v Dpo je C-terminální doménou proteinu citlivosti na rakovinu prsu.
Klenow fragment je velký fragment Dpo produkovaný po štěpení Dpo subtilisinem.
V E. coli jsou podjednotky EcDpo III β, γ, δ, δ “ pojmenovány clamp loader. Tento komplex sestavuje β podjednotku posuvné svorky k DNA.

Viz též uživatel: Karl e., Zahn / rb69 DNA polymeráza (gp43)

3D struktury DNA polymerázy

DNA polymerázy 3D struktury

---