DNA-polymerase

• 1 Overzicht
• 2-Functie
• 3 Typen DNA-Polymerase
  • 3.1 Eukaryotische Polymerase
    • 3.1.1 Polymerase γ 3.1.2 Polymerase α, Polymerase δ, en Polymerase ε 3.1.3 Familie X 3.1.4 Polymerases η, – Polymerase ι, en Polymerase κ 3.1.5 Terminal deoxynucleotidyl transferase
  • 3.2 Prokaryotische Polymerase
    • 3.2.1 DNA-Polymerase I 3.2.2 DNA-Polymerase II 3.2.3 DNA Polymerase III 3.2.4 DNA-Polymerase IV
    • 3.2.,5 DNA-Polymerase V
  • 3.3 Reverse Transcriptase
• 4 Structuur:
  • 4.1 Gezin
  • 4.2 Familie B
  • 4.3 Familie X
  • 4.4 Familie Y
• 5-Mechanisme
• 6 3D-Structuren van DNA-polymerase

Overzicht

DNA polymerases zijn enzymen die een sleutelrol spelen in de DNA-replicatie. De replicatie van DNA is het proces om een bestaande double-stranded molecule van DNA in twee enige bundels van DNA te splitsen, dan gebruikend de polymerases van DNA om de enige bundels te vertalen., Het proces van vertaling resulteert in de verwezenlijking van de complementaire bundels van DNA en resulteert in de verwezenlijking van twee double-stranded molecules van DNA die nauwkeurige replica ‘ s van de originele molecule van DNA zijn. De complementaire onderdelen worden gecreëerd in de 5 ” -3 ” – richting. Bepaalde polymerases van DNA zijn ook de oorzaak van het proeflezen van de onlangs gesynthetiseerde bundel van DNA en het gebruiken van exonuclease om om het even welke fouten te verwijderen en te vervangen die voorkwamen. De polymerases van DNA zijn verdeeld in 7 families volgens hun opeenvolgingshomologie en 3D structuur gelijkenissen., De families zijn:

• familie a – DNA-replicatie en-reparatie (DNA-Polymerase I, γ)
• familie B – DNA-replicatie en-reparatie (DNA-Polymerase II, α, δ, ε). Zie DNA-Polymerase in Thermococcus gorgonarius.
• familie C-DNA-replicatie in prokaryoten (DNA-Polymerase III)
• familie d – DNA – replicatie in archaea
• familie x – DNA – reparatie in eukaryoten (DNA-Polymerase β, λ, μ)
• familie Y-DNA-replicatie van beschadigd DNA (DNA-Polymerase IV, V, η, ι, κ)
• familie RT-reverse transcriptase (zie Reverse transcriptase.,)

functie

DNA-polymerasen zijn essentiële enzymen voor DNA-replicatie. Voordat de polymerases van DNA zijn deel in de replicatie van DNA kunnen uitvoeren, moeten andere enzymen de dubbele spiraalvormige structuur van DNA en signaal voor de initiatie van replicatie afwikkelen en splitsen. Zodra de primase van DNA een inleiding op de bundel van malplaatjedna heeft geplaatst, kan de polymerases van DNA bevestigen. Deze enzymen gebruiken de malplaatjestreng van DNA om een aanvullende bundel van DNA samen te stellen gebruikend de bouwstenen van DNA genoemd nucleotiden., De volgorde van de nucleotiden op de complementaire streng wordt bepaald door de basis-pairing regels: cytosine met guanine en adenine met thymine.

tijdens de DNA-synthese bewegen de DNA-polymerasen langs de malplaatje – DNA-streng in een 3 ” -5 “- richting en voegen nucleotiden toe aan de nieuwe DNA-streng in een 5″-3″ – richting. Dit veroorzaakt de verlenging van de nieuwe streng in een 5″-3” richting. Merk op dat de richting van de nieuw gevormde bundel van DNA tegenovergesteld is van de bundel van malplaatjedna. Dit maakt de resulterende double-stranded molecule van DNA complementair en anti-parallel.,

DNA-polymerasen zijn enkele van de meest nauwkeurige enzymen en hebben ongeveer één fout per miljard kopieën. Wanneer een fout wordt gemaakt, hebben veel van de polymerases van DNA de capaciteit om nieuw samengesteld DNA te proeflezen en om het even welke fouten te corrigeren die tijdens replicatie worden gemaakt. De enzymen proeflezen in de 5″ -3 ” richting. Wanneer een fout wordt gevonden, wordt het misplaatste nucleotide uitgesneden zodat het correcte nucleotide kan worden ingevoegd. Dit proces wordt vaak aangeduid als 5″-3″ exonuclease activiteit.,

Replicatie Archaea Onbekend X Replicatie en Reparatie Eukaryoten Pol β, Pol μ, en Pol λ Y Replicatie en Reparatie Eukaryoten en Prokaryoten Pol IV, Pol V, Pol η, Pol κ, en Pol ι RT Replicatie en Reparatie Eukaryoten, Virussen, en Retrovirus Telomerase en Hepatitis-B-virus

Eukaryotische Polymerase

Polymerase γ

– Polymerase γ wordt beschouwd als een Gezin Een polymerase., De belangrijkste functie van Pol γ is om mitochondrial DNA (mtDNA) te repliceren en te herstellen. Pol γ Kan proeflezen 3″-5″ exonucleaseactiviteit uitvoeren. Mutaties die beperkte of niet-functionerende Pol γ veroorzaken, hebben een significant effect op mtDNA en zijn een veel voorkomende oorzaak van autosomale mitochondriale aandoeningen.

Polymerase α, polymerase δ en Polymerase ε

leden van de familie B, Pol α, Pol δ en Pol ε zijn de belangrijkste polymerasen die betrokken zijn bij DNA-replicatie. Pol α bindt met primase om een complex te vormen. Primase creëert en plaatst een RNA-primer, waardoor Pol α kan beginnen met replicatie., Pol δ neemt dan de synthese van de achterliggende bundel over Van Pol α. Men gelooft dat Pol ε de belangrijke bundel tijdens replicatie samenstelt, terwijl Pol δ hoofdzakelijk de achterblijvende bundel repliceert. In sommige gevallen is echter gebleken dat Pol δ het achterblijvende en leidende onderdeel repliceert. Pol δ En ε bezitten ook 3″ -5 ” exonucleaseactiviteit mogelijkheden.

family x

Family x polymerasen bestaan uit polymerasen zoals Pol β, Pol μ en Pol λ. De hoofdfunctie van Pol β is de reparatie van de Kort-flardbasisuitsnijding, een reparatieweg die voor het herstellen van Gealkyleerde of geoxideerde basissen wordt gebruikt., Pol λ en Pol μ zijn essentieel voor het opnieuw aansluiten van DNA dubbelstrengbreuken toe te schrijven aan waterstofperoxide en ioniserende straling, respectievelijk. Voor meer details zie DNA polymerase beta en DNA Polymerase beta (Hebreeuws).

polymerasen η, Polymerase ι en Polymerase κ

Polymerase η, Polymerase ι en Polymerase κ zijn DNA-polymerasen uit de familie Y die betrokken zijn bij het herstel van DNA door translesiesynthese. Polymerases in familie Y zijn gevoelig voor fouten tijdens de synthese van DNA. Pol η is belangrijk voor de accurate translesiesynthese van DNA-schade als gevolg van ultraviolette straling., De functie van Pol K wordt niet volledig begrepen, maar het wordt verondersteld om als verlenger of inserter van een specifieke basis bij bepaalde laesies van DNA te handelen. Alle drie de polymerasen van de translesiesynthese worden geactiveerd door vastgelopen replicatieve polymerasen van DNA.

terminale deoxynucleotidyltransferase

TDT katalyseert de polymerisatie van deoxynucleoside-trifofaten tot de 3″ – hydroxylgroep van voorgevormde polynucleotideketen. TdT is een niet-malplaatje geleide polymerase van DNA en werd ontdekt in thymusklieren.,

prokaryotische Polymerase

DNA-Polymerase I

DNA-Polymerase I is een familie a-enzym met als belangrijkste functie excisieherstel van DNA-strengen via 3″ -5″en 5″ -3 ” exonuclease. Deze polymerase helpt ook met Okazaki fragment rijping. De fragmenten van Okazaki zijn korte samengestelde bundels van DNA die de achterblijvende bundel tijdens de replicatie van DNA vormen. Wanneer Polymerase I repliceert, begint het nucleotiden toe te voegen aan de RNA-inleiding en beweegt in de 5″-3″ richting. Deze polymerase is ook de belangrijkste polymerase in E. coli. Zie ook Taq DNA polymerase (Hebreeuws)., in familie een DNA-polymerase I (1taq).

In familie a DNA-polymerase I (1TAQ).

DNA-Polymerase II

DNA-polymerase II behoort tot familie B. Het is verantwoordelijk voor 3″-5″ exonucleaseactiviteit en het opnieuw opstarten van replicatie nadat het syntheseproces is gestopt als gevolg van schade aan de DNA-streng. Polymerase II wordt gevestigd bij de replicatievork om de activiteit van andere polymerasen te helpen leiden.

DNA-Polymerase III

DNA-polymerase III is het primaire enzym dat betrokken is bij de replicatie van DNA., Het behoort tot familie C en is de oorzaak van het samenstellen van nieuwe bundels van DNA door nucleotiden aan de 3″-OH groep van de inleiding toe te voegen. Dit enzym heeft ook 3 ” -5 ” exonuclease activiteit die het de capaciteit geven om de gesynthetiseerde bundel van DNA voor fouten te controleren.

voor meer details zie Polymerase III homoenzyme bèta-subeenheid en Alfa-subeenheid van Thermus aquaticus DNA-Polymerase III.

DNA-Polymerase IV

DNA-polymerase IV is betrokken bij niet-gerichte mutagenese. Behorend tot familie Y, wordt dit enzym geactiveerd wanneer de synthese bij de replicatie vorkboxen., zodra geactiveerd, leidt de Polymerase IV tot een controlepost, stopt replicatie, en staat tijd toe om letsels in de bundel van DNA behoorlijk te herstellen. Polymerase IV is ook betrokken bij de translesiesynthese, een DNA-reparatiemechanisme. Nochtans, mist het enzym nucleaseactiviteit die het voor fouten in de replicatie van DNA naar voren gebogen maken.

DNA-Polymerase V

DNA-polymerase V, in familie Y, is sterk gereguleerd en wordt alleen geproduceerd wanneer DNA beschadigd is en translesiesynthese vereist is., Polymerase V, zoals polymerase IV, mist al exonucleasefunctie en is niet in staat om de gesynthetiseerde bundel van DNA te proeflezen veroorzakend het om minder efficiënt te zijn.

Reverse Transcriptase

de meest bekende reverse Transcriptase DNA-polymerase is HIV-1 Reverse Transcriptase. De reden dat dit zo belangrijk is om te begrijpen is dat het het doel van anti-AIDS drugs. Voor gedetailleerde informatie over de polymerasen van de RT-familie, zie Reverse transcriptase.,

structuur

de basisstructuur van alle DNA-polymerasen bestaat uit subdomeinen die palm, vingers en duim worden genoemd en lijken op een open rechterhand. De palm bevat katalytisch essentiële aminozuren in zijn actieve sites. De vingers zijn essentieel voor nucleotideherkenning en binding. De duim is belangrijk voor de binding van het DNA-substraat. Tussen de vinger en duim domeinen is een zak die bestaat uit twee regio ‘ s; de insertion site en postinsertion site., De inkomende nucleotiden binden aan de insertieplaats en het nieuwe basispaar verblijft in de postinsertieplaats. Deze subdomeinen, samen met andere subdomeinen specifiek voor elke familie, zijn essentieel voor het correcte functioneren van de polymerase van DNA. De structuren van elk van deze subdomeinen zijn iets verschillend voor elke polymerase; om deze structuren in meer detail te bekijken, refereer je naar de links onderaan de pagina.,

familie a

naast de basisstructuur van DNA-polymerase hebben de polymerasen van de familie A ook een 5″ -3 ” exonuclease die nodig is voor de verwijdering van RNA-primers uit Okazaki-fragmenten. Niet allen, maar één of andere familie polymerases ook 3″ -5 ” exonuclease die van het proeflezen van DNA de oorzaak is.

familie B

naast de basisstructuur van DNA-polymerase bevatten de familie B-polymerasen een extreem actieve 3″-5″ exonuclease die fouten in DNA-replicatie corrigeert.,

familie X

de subdomeinen duim, handpalm en vingers maken deel uit van de polymerasefragmenten van N-terminal of 31-kDa in de polymerase-familie X. De palm in deze familie bevat drie asparaginezuur motieven. De vingers in deze familie hebben Helices M en N die aminozuurresiduen bevatten. De N-terminal is verbonden met een 8kda amino terminal domein dat een 5″ deoxyribose fosfaat lyase bevat die nodig is voor de reparatie van de basisuitsnijding. Elk lid bevat zijn eigen structurele verschillen die helpen bij het functioneren.,

familie Y

De N-terminal van de familie y-polymerasen bevat de katalytische kern van de vingers, handpalm en duim. De C-terminal, die een behouden tertiaire structuur van een vierstrengs BÃ tablad heeft dat aan één kant door twee alpha-helices wordt gesteund, anders als het Pink-domein wordt bedoeld, draagt tot de band van DNA bij en is essentieel voor volledige polymeraseactiviteit. Deze familie mist flexibiliteit in het subdomein van de vingers, wat niet kenmerkend is voor de andere families., De andere delen van de katalytische kern en het Pink domein zijn flexibel en nemen vaak verschillende posities aan.

mechanisme

het merendeel van de DNA-polymerasen ondergaat een twee-metaal-ion-mechanisme. Twee metaalionen in de actieve site werken aan het stabiliseren van de pentacoordinated transitie toestand. Het eerste metaalion activeert de hydroxylgroepen. Die hydroxylgroepen vallen dan de fosfaatgroep van de dntp aan. Het tweede metaalion stabiliseert niet alleen de negatieve lading, maar bouwt ook op het verlaten van zuurstof en chelaatvormende fosfaatgroepen.,

enige DPO-terminologie:
DPO-glijklem is gemaakt van het complex van Dpo en prolifererend Celkernantigeen (PCNA) dat het omcirkelt.
Het BRCT-domein in Dpo is het C-terminale domein van het borstkankergevoeligheidseiwit.
Klenow-fragment is een groot DPO-fragment dat ontstaat bij de splitsing van DPO door subtilisine.
In de E. coli worden de ecdpo III subeenheden β, γ, δ, δ ” clamp loader genoemd. Dit complex assembleert de β subeenheid glijdende klem aan het DNA.

zie ook gebruiker: Karl E., Zahn / RB69 DNA-polymerase (GP43)

3D-structuren van DNA-polymerase

DNA-polymerase 3D-structuren

---