Polimerasa de ADN
contenido
- 1 Descripción
- 2 Función
- 3 tipos de polimerasa de ADN
- 3.1 polimerasa eucariótica
- 3.1.1 polimerasa γ
3.1.2 polimerasa α, polimerasa δ y polimerasa ε 3.1.3 familia x 3.1.4 polimerasas η, polimerasa ι y polimerasa κ 3.1.5 desoxinucleotidil transferasa terminal
- 3.1.1 polimerasa γ
- 3.2 polimerasa procariótica
- 3.2.1 ADN polimerasa i
3.2.2 ADN polimerasa II 3.2.3 ADN polimerasa III 3.2.4 ADN polimerasa IV - 3.2.,5 polimerasa de ADN V
- 3.2.1 ADN polimerasa i
- 3.3 transcriptasa inversa
- 3.1 polimerasa eucariótica
- 4 Estructura
- 4.1 familia a
- 4.2 familia B
- 4.3 familia X
- 4.4 familia y
- 5 mecanismo
- 6 estructuras 3D de la ADN polimerasa
overview
las polimerasas de ADN son enzimas que desempeñan un papel clave en la replicación del ADN. La replicación de ADN es el proceso de dividir una molécula de ADN de doble cadena existente en dos hebras individuales de ADN, luego utilizando polimerasas de ADN para traducir las hebras individuales., El proceso de traducción resulta en la creación de las hebras de ADN complementarias y los resultados en la creación de dos moléculas de ADN de doble cadena que son réplicas exactas de la molécula de ADN original. Los capítulos complementarios se crean en la dirección 5″-3″. Ciertas polimerasas de ADN también son responsables de la revisión de la cadena de ADN recién sintetizada y el uso de exonucleasa para eliminar y reemplazar cualquier error que haya ocurrido. Las polimerasas de ADN se dividen en 7 familias de acuerdo con su homología de secuencia y similitudes de estructura 3D., Las familias son:
- Familia a-replicación y reparación de ADN (ADN polimerasa I, γ)
- Familia B-replicación y reparación de ADN (ADN polimerasa II, α, δ, ε). Ver ADN polimerasa en Thermococcus gorgonarius.
- Familia C – replicación del ADN en procariotas (ADN polimerasa III)
- Familia D – replicación del ADN en archaea
- Familia x – reparación del ADN en eucariotas (ADN polimerasa β, λ, μ)
- Familia y – replicación del ADN dañado (ADN polimerasa IV, V, η, ι, κ)
- Familia RT – transcriptasa inversa (ver transcriptasa inversa.,)
Function
las polimerasas de ADN son enzimas esenciales para la replicación del ADN. Antes de que las polimerasas de ADN puedan realizar su parte en la replicación del ADN, otras enzimas deben desenrollarse y dividir la estructura doble helicoidal del ADN y la señal para el inicio de la replicación. Una vez que la primasa de ADN ha colocado una imprimación en la hebra de ADN plantilla, las polimerasas de ADN pueden unirse. Estas enzimas utilizan la cadena de ADN plantilla para sintetizar una cadena complementaria de ADN utilizando los bloques de construcción de ADN llamados nucleótidos., El orden de los nucleótidos en la cadena complementaria está determinado por las reglas de emparejamiento de bases: citosina con guanina y adenina con timina.
durante la síntesis de ADN, las polimerasas de ADN se mueven a lo largo de la cadena de ADN plantilla en una dirección de 3″-5″ y añade nucleótidos a la nueva cadena de ADN en una dirección de 5″-3″. Esto causa el alargamiento de la nueva hebra en una dirección de 5″-3″. Tenga en cuenta que la dirección de la cadena de ADN recién formada es opuesta a la cadena de ADN plantilla. Esto hace que la molécula de ADN de doble cadena resultante sea complementaria y anti-paralela.,
las polimerasas de ADN son algunas de las enzimas más precisas y tienen aproximadamente un error por cada mil millones de copias. Cuando se comete un error, muchas de las polimerasas de ADN tienen la capacidad de corregir el ADN recién sintetizado y corregir cualquier error cometido durante la replicación. Las enzimas corrigen en la dirección 5″-3″. Cuando se encuentra un error, el nucleótido fuera de lugar se corta para que se pueda insertar el nucleótido correcto. Este proceso a menudo se conoce como actividad de exonucleasa 5 «-3».,
Eucariotas Polimerasa
Polimerasa γ
Polimerasa gamma se considera una Familia de la polimerasa., La función principal de Pol γ es replicar y reparar el ADN mitocondrial (ADNmt). Pol γ Puede realizar la corrección de 3″ -5 » actividad de exonucleasa. Las mutaciones que causan Pol γ limitada o no funcional tienen un efecto significativo sobre el ADNmt y es una causa común de trastornos mitocondriales autosómicos.
polimerasa α, polimerasa δ y polimerasa ε
Los miembros de la familia B, Pol α, Pol δ y Pol ε son las principales polimerasas involucradas en la replicación del ADN. Pol α se une a la primasa para formar un complejo. La primasa crea y coloca una imprimación de ARN, permitiendo que POL α inicie la replicación., Pol δ entonces se hace cargo de la síntesis de la hebra rezagada de Pol α. Se cree que Pol ε sintetiza la cadena principal durante la replicación, mientras que POL δ Replica principalmente la cadena rezagada. Sin embargo, ha habido algunos casos en los que POL δ se ha encontrado para replicar el rezagado y la cadena principal. Pol δ And ε also possess 3″ -5 » exonuclease activity capabilities.
familia x
las polimerasas de la familia X consisten en polimerasas como Pol β, Pol μ y Pol λ. La función principal de Pol β»s es la reparación de escisión de base de parche corto, una vía de reparación utilizada para reparar bases alquiladas u oxidadas., Pol λ y Pol μ son esenciales para volver a unir roturas de doble hebra de ADN debido al peróxido de hidrógeno y la radiación ionizante, respectivamente. Para más detalles vea ADN polimerasa beta y ADN polimerasa beta (hebreo).
las polimerasas η, polimerasa ι y polimerasa κ
las polimerasas η, polimerasa ι y polimerasa κ son polimerasas de ADN de la familia y involucradas en la reparación del ADN por síntesis de translesión. Las polimerasas de la familia Y son propensas a errores durante la síntesis de ADN. Pol η es importante para la síntesis de translesión precisa del daño del ADN resultante de la radiación ultravioleta., La función de Pol κ No se entiende completamente, pero se cree que actúa como un extensor o insertador de una base específica en ciertas lesiones de ADN. Las tres polimerasas de síntesis de translesión son activadas por polimerasas replicativas de ADN estancadas.
Terminal deoxinucleotidyl transferase
TdT cataliza la polimerización de los trifofatos de desoxinucleósidos al grupo 3 » – hidroxilo de la cadena preformada de polinucleótidos. La TdT es una polimerasa de ADN no dirigida por plantilla y se detectó en las glándulas del timo.,
polimerasa procariótica
ADN polimerasa i
ADN polimerasa I es una enzima de la familia A cuya función principal es la reparación por escisión de hebras de ADN a través de 3″-5″ y 5″-3″ exonucleasa. Esta polimerasa también ayuda con la maduración de fragmentos de Okazaki. Los fragmentos de Okazaki son hebras cortas sintetizadas de ADN que forman la hebra rezagada durante la replicación del ADN. Cuando la polimerasa I se replica, comienza a agregar nucleótidos en la cartilla del ARN y se mueve en la dirección 5″-3″. Esta polimerasa es también la polimerasa principal en E. coli. Véase también Taq ADN polimerasa (hebreo)., en la familia a ADN polimerasa I (1taq).
en la familia a ADN polimerasa I (1taq).
ADN polimerasa II
ADN polimerasa II pertenece a la familia B. es responsable de 3″-5″ exonucleasa actividad y reiniciar la replicación después de que el proceso de síntesis se ha detenido debido al daño en la cadena de ADN. La polimerasa II se encuentra en la bifurcación de replicación para ayudar a dirigir la actividad de otras polimerasas.
ADN Polimerasa III
la ADN polimerasa III es la principal enzima involucrada en la replicación del ADN., Pertenece a la familia C y es responsable de sintetizar nuevas hebras de ADN mediante la adición de nucleótidos al grupo 3″-OH de la imprimación. Esta enzima también tiene 3″ -5 » actividad exonucleasa que le da la capacidad de comprobar la cadena de ADN sintetizada para errores.
para más detalles vea la subunidad beta de la homoenzima de la polimerasa III y la subunidad alfa de la polimerasa III de la DNA de Thermus aquaticus.
la polimerasa IV de la DNA está implicada en la MUTAGÉNESIS no dirigida. Perteneciente a la familia Y, esta enzima se activa cuando la síntesis en la bifurcación de replicación se detiene., una vez activada, la polimerasa IV crea un punto de control, detiene la replicación y permite tiempo para reparar correctamente las lesiones en la cadena de ADN. La polimerasa IV también participa en la síntesis de translesión, un mecanismo de reparación del ADN. Sin embargo, la enzima carece de actividad nucleasa por lo que es propensa a errores en la replicación del ADN.
ADN polimerasa v
La ADN polimerasa V, en la familia y, está altamente regulada y solo se produce cuando el ADN está dañado y requiere síntesis de translesión., La polimerasa V, al igual que la polimerasa IV, carece de toda la función de exonucleasa y es incapaz de corregir la cadena de ADN sintetizada, lo que hace que sea menos eficiente.
transcriptasa inversa
la transcriptasa inversa polimerasa de ADN más comúnmente conocida es la transcriptasa inversa VIH-1. La razón por la que esto es tan importante de entender es que es el objetivo de los medicamentos contra el SIDA. Para obtener información detallada sobre las polimerasas de la familia RT, consulte transcriptasa inversa.,
Estructura
La estructura básica de todas las polimerasas de ADN consiste en subdominios conocidos como la palma, los dedos y el pulgar y se asemejan a una mano derecha abierta. La palma contiene aminoácidos catalíticamente esenciales en sus sitios activos. Los dedos son esenciales para el reconocimiento y unión de nucleótidos. El pulgar es importante para la Unión del sustrato de ADN. Entre los dominios dedo y pulgar hay un bolsillo que se compone de dos regiones; el sitio de inserción y el sitio de postinserción., Los nucleótidos entrantes se unen al sitio de inserción y el nuevo par de bases reside en el sitio de postinserción. Estos subdominios, junto con otros subdominios específicos de cada familia, son esenciales para el correcto funcionamiento de la ADN polimerasa. Las estructuras de cada uno de estos subdominios son ligeramente diferentes para cada polimerasa; para ver estas estructuras en mayor detalle, consulte los enlaces en la parte inferior de la página.,
familia a
Además de la estructura básica de la polimerasa de ADN, las polimerasas de la familia A también tienen una exonucleasa 5″-3″ que se requiere para la eliminación de primers de ARN de fragmentos de Okazaki. No todos, pero algunas polimerasas de la familia a también una exonucleasa 3 » -5 » que es responsable de la revisión del ADN.
familia b
Además de la estructura básica de la ADN polimerasa, las polimerasas de la familia B contienen una exonucleasa 3″-5″ extremadamente activa que corrige errores en la replicación del ADN.,
familia X
los subdominios del pulgar, La Palma y los dedos son parte del fragmento de polimerasa N-terminal o 31-kDA en la familia X polimerasas. La palma de esta familia contiene tres motivos de ácido aspártico. Los dedos de esta familia tienen hélices M Y N que contienen residuos de aminoácidos. El terminal N está conectado a un dominio terminal amino de 8kDa que contiene una liasa de fosfato de desoxirribosa de 5″ que se requiere para la reparación de la escisión de la base. Cada miembro contiene sus propias diferencias estructurales que contribuyen a su funcionamiento.,
familia y
El N-terminal de las polimerasas de la familia y contiene el núcleo catalítico de los dedos, la palma y el pulgar. El C-terminal, que tiene una estructura terciaria conservada de una hoja beta de cuatro cadenas apoyada en un lado por dos hélices alfa, también conocida como el dominio del dedo meñique, contribuye a la Unión del ADN y es esencial para la actividad completa de la polimerasa. Esta familia carece de flexibilidad en el subdominio de los dedos, lo que es poco característico de las otras familias., Las otras partes del núcleo catalítico y el dominio del dedo meñique son flexibles y con frecuencia asumen diferentes posiciones.
mecanismo
La mayoría de las polimerasas de ADN se someten a un mecanismo de dos iones metálicos. Dos iones metálicos en el sitio activo trabajan para estabilizar el estado de Transición pentacoordinado. El primer ion metálico activa los grupos hidroxilo. Esos grupos hidroxilo luego atacan el grupo fosfato del dNTP. El segundo ion metálico no solo estabiliza la carga negativa, sino que también se basa en los grupos de oxígeno saliente y fosfato quelante.,
alguna terminología Dpo:
La abrazadera deslizante Dpo está hecha del complejo de DPO y antígeno nuclear de células proliferantes (PCNA) que lo rodea.el dominio BRCT en Dpo es el dominio C-terminal de la proteína de susceptibilidad al cáncer de mama.el fragmento de Klenow es un fragmento grande del Dpo producido sobre la escisión del DPO por subtilisin.
en el E. coli, las subunidades β, γ, δ, δ De EcDpo III » se denominan cargador de abrazadera. Este complejo ensambla la abrazadera deslizante de la subunidad β al ADN.
también Usuario:Karl E., Zahn/RB69 DNA polymerase (gp43)
3D Structures of DNA polymerase
DNA polymerase 3D structures