DNS-polimeráz
Tartalom
- 1 Áttekintés
- 2 Funkció
- 3 Típusú DNS-Polimeráz
- 3.1 Eukarióta Polimeráz
- 3.1.1 Polimeráz γ
3.1.2 Polimeráz α, Polimeráz δ, pedig Polimeráz ε 3.1.3 Család X 3.1.4 Polimeráz η, Polimeráz ι, pedig Polimeráz κ 3.1.5 Terminál deoxynucleotidyl transzferáz
- 3.1.1 Polimeráz γ
- 3.2 Prokarióta Polimeráz
- 3.2.1 DNS-Polimeráz I
3.2.2 DNS-Polimeráz II. 3.2.3 DNS Polimeráz III. 3.2.4 DNS-Polimeráz IV. - 3.2.,5 DNS-Polimeráz V
- 3.2.1 DNS-Polimeráz I
- 3.3 Reverz Transzkriptáz
- 3.1 Eukarióta Polimeráz
- 4
- 4.1 Család Egy
- 4.2 Család B
- 4.3 Család X
- 4.4 Családi Y
- 5 Mechanizmus
- 6 3D-s Szerkezetek a DNS-polimeráz
Áttekintés
DNS-polimeráz vagy enzimek, amelyek kulcsfontosságú szerepet játszanak a DNS-replikáció. A DNS-replikáció egy meglévő kettős szálú DNS-molekula két DNS-szálra történő felosztásának folyamata, majd DNS-polimerázok segítségével az egyes szálak lefordításához., A fordítás folyamata a komplementer DNS-szálak létrehozását eredményezi, két kettős szálú DNS-molekula létrehozását eredményezi, amelyek az eredeti DNS-molekula pontos másolatai. A kiegészítő szálak 5″-3″ irányban jönnek létre. Bizonyos DNS-polimerázok felelősek az újonnan szintetizált DNS-szál lektorálásáért is, és exonukleázt használnak az esetleges hibák eltávolítására és helyettesítésére. A DNS-polimerázok szekvenciájuk homológiája és 3D-s szerkezete szerint 7 családra oszlanak., A családok a következők:
- család a – DNS replikáció és javítás (DNS polimeráz i, γ)
- család B-DNS replikáció és javítás (DNS polimeráz II, α, δ, ε). Lásd a DNS polimerázt a Thermococcus gorgonarius-ban.
- család C-DNS replikáció prokariótákban (DNS polimeráz III)
- család D – DNS replikáció archaeában
- család X-DNS javítás eukariótákban (DNS polimeráz β, λ, μ)
- család y – DNS replikáció sérült DNS (DNS polimeráz IV, v, η, κ)
család RT – reverz transzkriptáz (lásd reverz transzkriptáz.,)
Function
a DNS-polimerázok a DNS-replikáció alapvető enzimjei. Mielőtt DNS-polimeráz végezhet ki a részét a DNS-replikáció, más enzimek kell lazítani, majd elosztjuk a kettős spirál szerkezete DNS-jel megindításához replikáció. Miután a DNS-primáz egy alapozót helyezett a sablon DNS-szálára, a DNS-polimerázok csatolhatnak. Ezek az enzimek a DNS sablonszálát használják a DNS komplementer szálának szintéziséhez a nukleotidok nevű DNS-építőelemek felhasználásával., A komplementer szálon lévő nukleotidok sorrendjét az alap-párosítási szabályok határozzák meg: citozin guaninnal, adenin timinnel.
A DNS-szintézis során a DNS-polimerázok 3″-5″ irányban mozognak a sablon DNS-szálán, és 5″-3″ irányban nukleotidokat adnak az új DNS-szálhoz. Ez az Új szál megnyúlását okozza 5″ -3 ” irányban. Ne feledje, hogy az újonnan kialakult DNS-szál iránya ellentétes a sablon DNS-szálával. Ezáltal a keletkező kettős szálú DNS-molekula komplementer és anti-párhuzamos.,
A DNS-polimerázok a legpontosabb enzimek közé tartoznak, és körülbelül egy hiba van minden egymilliárd példányban. Amikor hibát követnek el, sok DNS-polimeráz képes az újonnan szintetizált DNS korrektálására, valamint a replikáció során elkövetett hibák kijavítására. Az enzimek lektorálják az 5″ -3 ” irányba. Ha hibát talál, a rosszul elhelyezett nukleotid kivágásra kerül, így a megfelelő nukleotid beilleszthető. Ezt a folyamatot gyakran 5″-3″ exonukleáz aktivitásnak nevezik.,
Eukarióta Polimeráz
Polimeráz γ
Polimeráz γ tekinthető egy Család Egy polimeráz., Pol γ fő funkciója a mitokondriális DNS (mtDNS) replikálása és javítása. Pol γ végezhet lektorálás 3″ -5 ” exonukleáz aktivitás. A korlátozott vagy nem működő Pol γ-t okozó mutációk jelentős hatással vannak az mtDNS-re, és az autoszomális mitokondriális rendellenességek gyakori oka.
polimeráz α, δ polimeráz és ε polimeráz
A B, Pol α, pol δ és Pol ε család tagjai a DNS-replikációban részt vevő fő polimerázok. A Pol α a primázhoz kötődik, hogy komplexet képezzen. A primáz RNS-alapozót hoz létre és helyez el, lehetővé téve a Pol α-nak a replikáció megkezdését., Pol δ ezután átveszi a lemaradó szál szintézisét a Pol α-tól. Úgy gondolják, hogy a Pol ε a replikáció során szintetizálja a vezető szálat, míg a Pol δ elsősorban a lemaradó szálat replikálja. Voltak azonban olyan esetek, amikor a Pol δ-ról megállapították, hogy a lemaradó és a vezető szálat replikálja. A Pol δ És ε 3″-5″ exonukleáz aktivitási képességgel is rendelkezik.
X család
x polimeráz család olyan polimerázokból áll, mint a Pol β, Pol μ és Pol λ. Pol β fő funkciója a rövid tapasz bázis kimetszés javítás, a javítási út javítására használt alkilezett vagy oxidált bázisok., A Pol λ és a Pol μ a hidrogén-peroxid és az ionizáló sugárzás miatt a DNS kettős szálú töréseinek újbóli összekapcsolásához elengedhetetlen. További részletek A béta-DNS polimeráz és a béta-DNS polimeráz (Héber).
η polimerázok, α polimeráz és κ polimeráz
η polimeráz, α polimeráz és κ polimeráz család Y DNS polimerázok, amelyek a transzlezionszintézissel részt vesznek a DNS javításában. Az Y családban lévő polimerázok hajlamosak a DNS-szintézis során fellépő hibákra. Pol η fontos az ultraibolya sugárzásból származó DNS-károsodás pontos transzlesion szintéziséhez., A Pol κ funkciója nem teljesen ismert, de úgy gondolják, hogy bizonyos DNS-elváltozások esetén egy adott bázis kiterjesztőjeként vagy beillesztőjeként működik. Mindhárom transzlezionszintézis polimerázt stalled replikatív DNS polimerázok aktiválják.
Terminal deoxinukleotidil transzferáz
A TDT katalizálja a dezoxinukleozid-trifofátok polimerizációját az előformált polinukleotid lánc 3 ” – hidroxilcsoportjába. A TDT egy nem sablonos irányított DNS-polimeráz, amelyet a csecsemőmirigyekben detektáltak.,
prokarióta polimeráz
DNS polimeráz i
DNS polimeráz I egy olyan enzimcsalád, amelynek fő funkciója a DNS-szálak kivágása 3″-5″és 5″ -3 ” exonukleázon keresztül. Ez a polimeráz segít az Okazaki fragmentum érésében is. Az Okazaki fragmensek a DNS rövid szintetizált szálai, amelyek a DNS-replikáció során a lemaradó szálat alkotják. Amikor az I. polimeráz replikálódik, nukleotidokat ad hozzá az RNS alapozóhoz, és az 5″-3″ irányba mozog. Ez a polimeráz az E. coli fő polimerázja is. Lásd még: Taq DNS polimeráz (Héber)., a családban egy DNS-polimeráz I (1TAQ).
családban a DNS polimeráz I (1TAQ).
DNS-Polimeráz II.
DNS-polimeráz II tartozik család B. felelős a 3″-5″ exonuclease tevékenység újraindítása replikáció után a szintézis folyamat megállt miatt kárt a DNS-szál. A polimeráz II a replikációs villában helyezkedik el, hogy segítsen más polimerázok aktivitásának irányításában.
DNS polimeráz III
a DNS polimeráz III az elsődleges enzim, amely részt vesz a DNS replikációjában., A C családhoz tartozik, és felelős az új DNS-szálak szintéziséért, nukleotidok hozzáadásával a primer 3″ – OH csoportjához. Ez az enzim 3″ -5 ” exonukleáz aktivitással is rendelkezik, amely lehetővé teszi a szintetizált DNS-szál hibáinak ellenőrzését.
további részletekért lásd a Thermus aquaticus DNS polimeráz III homoenzim béta alegységét és Alfa alegységét.
DNS polimeráz IV
a DNS polimeráz IV részt vesz a nem célzott mutagenezisben. Az Y családhoz tartozó enzim aktiválódik, amikor a replikációs villa szintézise leáll., aktiválás után a polimeráz IV létrehoz egy ellenőrző pontot, leállítja a replikációt, és időt ad a DNS-szál sérüléseinek megfelelő javítására. A polimeráz IV szintén részt vesz a transzlezion szintézisben, egy DNS-javító mechanizmusban. Az enzimnek azonban nincs nukleázaktivitása, így hajlamos a DNS-replikáció hibáira.
DNS polimeráz v
az Y családban a DNS polimeráz v erősen szabályozott, és csak akkor keletkezik, ha a DNS sérült, és transzlezionszintézist igényel., Az V polimeráz, mint a IV. polimeráz, nem rendelkezik minden exonukleáz funkcióval, és nem képes a szintetizált DNS-szálat korrektálni, ami kevésbé hatékony.
reverz transzkriptáz
a leggyakrabban ismert reverz transzkriptáz DNS-polimeráz a HIV-1 reverz transzkriptáz. Ennek oka annyira fontos megérteni, hogy ez az AIDS-ellenes gyógyszerek célja. Az RT család polimerázaival kapcsolatos részletes információkért lásd a reverz transzkriptázt.,
Szerkezet
Az alapvető struktúra minden DNS-polimeráz áll aldomain néven a tenyér, ujjak, majd hüvelykujj hasonlít egy nyitott jobb kezét. A tenyér tartalmaz katalitikusan esszenciális aminosavak benne aktív helyek. Az ujjak elengedhetetlenek a nukleotid felismeréséhez és kötődéséhez. A hüvelykujj fontos a DNS-szubsztrát kötődéséhez. Az ujj és a hüvelykujj között van egy zseb, amely két régióból áll; a behelyezési hely és a postinsertion hely., A bejövő nukleotidok kötődnek a beszúrási helyhez, az új bázispár pedig a postinsertion helyén található. Ezek az aldomainok, valamint az egyes családokra jellemző egyéb aldomainek, elengedhetetlenek a DNS-polimeráz megfelelő működéséhez. Ezeknek az aldomaineknek a szerkezete kissé eltér az egyes polimerázoktól; ezeknek a struktúráknak a részletesebb megtekintéséhez olvassa el az oldal alján található linkeket.,
A család
a DNS polimeráz alapvető szerkezete mellett az a polimeráz család 5 ” -3 ” exonukleázzal is rendelkezik, amely az RNS primerek Okazaki fragmensekből történő eltávolításához szükséges. Nem minden, de néhány család egy polimeráz is egy 3″-5″ exonukleáz, amely felelős a DNS lektorálásáért.
B család
a DNS-polimeráz alapvető szerkezete mellett a B polimeráz család rendkívül aktív 3″-5″ exonukleázt tartalmaz, amely korrigálja a DNS-replikáció hibáit.,
X család
a hüvelykujj, a tenyér és az ujjak aldomainjei az N-terminal vagy a 31-kDA polimeráz fragmentum részét képezik az X polimeráz családban. A pálma ebben a családban három aszparaginsav motívumot tartalmaz. Ebben a családban az ujjak m és N Hélixekkel rendelkeznek, amelyek aminosavmaradványokat tartalmaznak. Az N-terminál egy 8kda amino terminális doménhez van csatlakoztatva, amely 5″ dezoxiribóz-foszfát-lyázt tartalmaz, amely az alapkivágás javításához szükséges. Minden tag tartalmazza azt a saját szerkezeti különbségek, amelyek segítik a működését.,
y család
Az Y polimeráz család n-terminálja az ujjak, a tenyér és a hüvelykujj katalitikus magját tartalmazza. A C-terminál, amelynek megőrzött tercier szerkezete egy négyszálú béta-lap, amelyet az egyik oldalon két alfa-hélix támaszt, más néven a kisujj-domén, hozzájárul a DNS-kötéshez, és elengedhetetlen a teljes polimeráz aktivitáshoz. Ennek a családnak nincs rugalmassága az ujjak aldomainjában, ami nem jellemző a többi családra., A katalitikus mag és a kisujj tartomány más részei rugalmasak, és gyakran különböző pozíciókat töltenek be.
mechanizmus
a DNS polimerázok többsége kétfém-ion mechanizmuson megy keresztül. Az aktív helyszínen két fémion működik a pentakoordinált átmeneti állapot stabilizálására. Az első fémion aktiválja a hidroxilcsoportokat. Ezek a hidroxilcsoportok ezután megtámadják a dNTP foszfátcsoportját. A második fémion nemcsak stabilizálja a negatív töltést, hanem a kilépő oxigénre és a kelátképző foszfátcsoportokra is épít.,
néhány Dpo terminológia:
Dpo a DPO és proliferáló sejtmag antigén (PCNA) komplexéből áll, amely körülveszi.
a DPO-ban található BRCT domain az emlőrák érzékenységi fehérje C-terminális tartománya.
Klenow fragmentum egy nagy Dpo fragmentum, amelyet az Dpo subtilisin általi hasításával állítanak elő.
Az E. coli-ban az EcDpo III β, γ, δ, δ” alegységeket clamp loader-nek nevezik. Ez a komplex összegyűjti a β alegység csúszó bilincset a DNS-hez.
Lásd még Felhasználó: Karl E., Zahn / RB69 DNS polimeráz(gp43)
3D DNS polimeráz struktúrák
DNS polimeráz 3D struktúrák