DNA-polymeras

• 1 Översikt
• 2 Funktion
• 3 typer av DNA-polymeras
  • 3.1 Eukaryotiskt polymeras
    • 3.1.1 polymeras γ 3.1.2 polymeras α, polymeras δ och polymeras ε 3.1.3 familj X 3.1.4 polymeraser η, polymeras ι och polymeras κ 3.1.5 terminal deoxynucleotidyltransferas
  • 3.2 Prokaryotiskt polymeras
    • 3.2.1 DNA-polymeras i 3.2.2 DNA-polymeras II 3.2.3 DNA-polymeras III 3.2.4 DNA polymeras IV
    • 3.2.,5 DNA-polymeras v
  • 3.3 omvänd transkriptas
• 4 struktur
  • 4.1 familj a
  • 4.2 familj B
  • 4.3 familj X
  • 4.4 familj Y
• 5 mekanism
• 6 3D-strukturer av DNA-polymeras

översikt

DNA-polymeraser är enzymer som spelar en nyckelroll i DNA-replikation. DNA-replikation är processen att dela upp en befintlig dubbelsträngad DNA-molekyl i två enskilda strängar av DNA, sedan med hjälp av DNA-polymeraser för att översätta de enskilda strängarna., Översättningsprocessen resulterar i skapandet av de kompletterande DNA-strängarna och resulterar i skapandet av två dubbelsträngade DNA-molekyler som är exakta kopior av den ursprungliga DNA-molekylen. De kompletterande strängarna skapas i 5″ -3 ” – riktningen. Vissa DNA-polymeraser är också ansvariga för korrekturläsning av den nyligen syntetiserade DNA-strängen och med hjälp av exonukleas för att ta bort och ersätta eventuella fel som inträffade. DNA-polymeraser är indelade i 7 familjer enligt deras sekvenshomologi och 3D-struktur likheter., Familjerna är:

• familj a – DNA – replikering och reparation (DNA-polymeras I, γ)
• familj B-DNA-replikering och reparation (DNA-polymeras II, α, δ, ε). Se DNA-Polymeras i Thermococcus gorgonarius.
• familj C-DNA-replikering i prokaryoter (DNA polymeras III)
• familj D-DNA-replikering i archaea
• familj X-DNA reparation i eukaryoter (DNA polymeras β, λ, μ)
• familj Y – DNA – replikering av skadat DNA (DNA polymeras IV, V, η, ι, κ)
• familj RT-omvänd transkriptas (se omvänd transkriptas.,)

funktion

DNA-polymeraser är viktiga enzymer för DNA-replikation. Innan DNA-polymeraser kan utföra sin del i DNA-replikation, måste andra enzymer varva ner och dela upp den dubbla spiralformade strukturen av DNA och signal för initiering av replikation. När DNA primas har placerat en primer på mallen DNA strand, DNA polymeraser kan fästa. Dessa enzymer använder mallsträngen av DNA för att syntetisera en komplementär sträng av DNA med hjälp av DNA-byggstenarna som kallas nukleotider., Ordningen av nukleotiderna på den kompletterande strängen bestäms av bas-parningsreglerna: cytosin med guanin och adenin med tymin.

under DNA-syntesen rör sig DNA-polymeraserna längs mallen DNA-strängen i en 3″ -5 ”riktning och lägger nukleotider till den nya DNA-strängen i en 5″-3″ riktning. Detta orsakar förlängningen av den nya strängen i en 5″-3” riktning. Observera att riktningen för den nybildade DNA-strängen är motsatt av mallen DNA-strängen. Detta gör den resulterande dubbelsträngade DNA-molekylen komplementär och anti-parallell.,

DNA-polymeraser är några av de mest exakta enzymerna och har ungefär ett misstag för varje miljard kopior. När ett misstag görs har många av DNA-polymeraserna förmågan att korrekturläsa det nyligen syntetiserade DNA: t och korrigera eventuella misstag som gjorts under replikering. Enzymerna korrekturläses i 5″ -3 ” riktning. När ett fel hittas skärs den felplacerade nukleotiden ut så att rätt nukleotid kan sättas in. Denna process kallas ofta 5″-3″ exonukleasaktivitet.,

replikering Archaea okänd X replikering och reparation eukaryoter Pol β, Pol μ och Pol λ Y replikering och reparation eukaryoter och prokaryoter pol IV, pol v, pol η, pol κ Och pol ι rt replikering och reparation eukaryoter, virus och Retrovirus telomeras och hepatit B-virus

eukaryotiskt polymeras

polymeras γ

polymeras γ anses vara en familj en polymeras., Pol γ ” s huvudsakliga funktion är att replikera och reparera mitokondriellt DNA (mtDNA). Pol γ kan utföra korrekturläsning 3″ -5 ” exonukleasaktivitet. Mutationer som orsakar begränsad eller icke-fungerande Pol y har en signifikant effekt på mtDNA och är en vanlig orsak till autosomala mitokondriella störningar.

polymeras α, polymeras δ och polymeras ε

familjemedlemmar B, Pol α, Pol δ och Pol ε är de viktigaste polymeraserna som är involverade i DNA-replikering. Pol α binder med primase att bilda komplex. Primase skapar och placerar en RNA primer, vilket gör att Pol α att starta replikering., Pol δ tar sedan över syntesen av den släpande strängen från Pol α. Man tror att pol ε syntetiserar den ledande strängen under replikering, medan Pol δ i första hand replikerar den släpande strängen. Det har dock förekommit vissa fall där Pol δ har visat sig replikera den eftersläpande och ledande strängen. Pol δ Och ε har också 3″ -5 ” exonukleasaktivitetsfunktioner.

familj X

familj X polymeraser består av polymeraser som Pol β, Pol μ och Pol λ. Pol β ” s huvudfunktion är kort-patch bas excision reparation, en reparationsväg som används för att reparera alkylerade eller oxiderade baser., Pol λ och Pol μ är väsentliga för återförening av DNA-dubbelsträngsavbrott på grund av väteperoxid respektive joniserande strålning. För mer information se DNA polymeras beta och DNA polymeras beta (Hebreiska).

polymeraser η, polymeras ι Och polymeras κ

polymeras η, polymeras ι och polymeras κ är Familj Y DNA-polymeraser som är involverade i DNA-reparation genom translesionsyntes. Polymeraser i familjen Y är benägna att fel under DNA-syntes. Pol η är viktigt för noggrann translesionsyntes av DNA-skada till följd av ultraviolett strålning., Funktionen hos Pol κ är inte helt förstådd, men det antas fungera som en extender eller inserter av en specifik bas vid vissa DNA-lesioner. Alla tre translesionsyntespolymeraser aktiveras av stallade replikativa DNA-polymeraser.

Terminal deoxinukleotidyltransferas

TdT katalyserar polymeriseringen av deoxinukleosidtrifofater till 3″-hydroxylgruppen av förformad polynukleotidkedja. TDT är en icke-mall riktad DNA polymeras och upptäcktes i tymus körtlar.,

Prokaryotiskt polymeras

DNA-polymeras i

DNA-polymeras i är en familj ett enzym vars huvudsakliga funktion är excision reparation av DNA-strängar genom 3″-5″ och 5″-3″ exonukleas. Detta polymeras hjälper också till med Okazaki fragmentmognad. Okazaki-fragment är korta syntetiserade DNA-strängar som bildar den fördröjda strängen under DNA-replikering. När polymeras i gör replikera, det börjar lägga nukleotider vid RNA primer och rör sig i 5″-3″ riktning. Detta polymeras är också det huvudsakliga polymeraset i E. coli. Se även Taq DNA polymeras (Hebreiska)., i Familjen EN DNA-polymeras I (1taq).

i Familjen EN DNA-polymeras I (1taq).

DNA-polymeras II

DNA-polymeras II tillhör familjen B. Det är ansvarigt för 3″ -5 ” exonukleasaktivitet och omstart av replikation efter att syntesprocessen har upphört på grund av skador i DNA-strängen. Polymeras II ligger vid replikationsgaffeln för att hjälpa till att styra aktiviteten hos andra polymeraser.

DNA-polymeras III

DNA-polymeras III är det primära enzym som är involverat i replikationen av DNA., Det tillhör familjen C och är ansvarig för att syntetisera nya DNA-strängar genom att tillsätta nukleotider till primerns 3″ – OH-grupp. Detta enzym har också 3″ -5 ” exonukleasaktivitet som ger den möjlighet att kontrollera den syntetiserade DNA-strängen för fel.

För mer information se polymeras III homoenzym beta subenhet och Alfa subenhet av Thermus aquaticus DNA polymeras III.

DNA polymeras IV

DNA polymeras IV är involverad i icke-riktade mutagenes. Tillhör familjen Y aktiveras detta enzym vid syntes vid replikationsgaffelstången., När aktiverad, polymeras IV skapar en kontrollpunkt, stoppar replikering, och ger tid att korrekt reparera skador i DNA-strängen. Polymeras IV är också involverad i translesionsyntes, en DNA-reparationsmekanism. Enzymet saknar emellertid nukleasaktivitet vilket gör det benäget för fel i DNA-replikation.

DNA-polymeras v

DNA-polymeras V, i familjen Y, är mycket reglerad och produceras endast när DNA är skadat och kräver translesionsyntes., Polymeras V, liksom polymeras IV, saknar all exonukleasfunktion och kan inte korrekturläsa den syntetiserade DNA-strängen vilket gör att den är mindre effektiv.

omvänt transkriptas

det mest kända omvända transkriptas DNA-polymeras är HIV-1 omvänt transkriptas. Anledningen till att detta är så viktigt att förstå är att det är målet för Anti-AIDS-läkemedel. För detaljerad information om RT-familjen polymeraser, se omvänd transkriptas.,

struktur

den grundläggande strukturen hos alla DNA-polymeraser består av underdomäner som kallas handflatan, fingrarna och tummen och liknar en öppen högra hand. Palmen innehåller katalytiskt essentiella aminosyror i det aktiva stället. Fingrarna är viktiga för nukleotid erkännande och bindning. Tummen är viktig för bindningen av DNA-substratet. Mellan fingret och tummen domäner är en ficka som består av två regioner; insättningsplatsen och postinsertion plats., De inkommande nukleotiderna binder till infogningsplatsen och det nya basparet finns på postinsertionsplatsen. Dessa underdomäner, tillsammans med andra underdomäner som är specifika för varje familj, är nödvändiga för att DNA-polymeras ska fungera korrekt. Strukturerna för var och en av dessa underdomäner är något olika för varje polymeraser; för att se dessa strukturer mer detaljerat, se länkarna längst ner på sidan.,

familj a

förutom den grundläggande strukturen av DNA-polymeras, familjen a polymeraser har också en 5″-3″ exonukleas som krävs för avlägsnande av RNA-primrar från Okazaki fragment. Inte alla, men vissa familj en polymeraser också en 3″-5″ exonukleas som är ansvarig för korrekturläsning av DNA.

familj b

förutom den grundläggande strukturen av DNA-polymeras, familjen B polymeraser innehåller en extremt aktiv 3″-5″ exonukleas som korrigerar fel i DNA-replikation.,

familj X

tummen, handflatan och fingrarna underdomäner är en del av N-terminal, eller 31-kDa polymeras fragment i familjen X polymeraser. Palmen i denna familj innehåller tre asparaginsyramotiv. Fingrarna i denna familj har Helices m och N som innehåller aminosyrarester. N-terminalen är ansluten till en 8kda amino terminal domän som innehåller en 5″ deoxiribos fosfat lyas som krävs för bas excision reparation. Varje ledamot har sina egna strukturella skillnader som bidrar till att den fungerar.,

familj Y

N-terminalen i familjen Y polymeraser innehåller den katalytiska kärnan i fingrarna, handflatan och tummen. C-terminalen, som har en bevarad tertiär struktur av ett fyrsträngat betablad som stöds på ena sidan av två alfaheliser, annars kallad lillfingerdomänen, bidrar till DNA-bindning och är avgörande för fullständig polymerasaktivitet. Denna familj saknar flexibilitet i fingrarna underdomän, vilket är okarakteristiskt för de andra familjerna., De andra delarna av den katalytiska kärnan och lillfingerdomänen är flexibla och antar ofta olika positioner.

mekanism

majoriteten av DNA-polymeraser genomgår en tvåmetalljonmekanism. Två metalljoner i den aktiva platsen arbetar för att stabilisera pentakoordinerade övergångstillståndet. Den första metalljonen aktiverar hydroxylgrupperna. Dessa hydroxylgrupper fortsätter sedan att attackera fosfatgruppen i dNTP. Den andra metalljonen stabiliserar inte bara den negativa laddningen utan bygger också på de lämnande syre-och kelaterande fosfatgrupperna.,

vissa DPO terminologi:
DPO glidklämma är gjord av komplexet av Dpo och prolifererande Cellkärnantigen (PCNA) som omger den.
BRCT-domänen i Dpo är den C-terminala domänen av bröstcancer mottaglighet protein.
Klenow fragment är en stor Dpo fragment som produceras vid klyvning av Dpo av subtilisin.
I E. coli, den EcDpo III subenheter β, γ, δ, δ” heter klämma loader. Detta komplex monterar β-subenheten glidklämman till DNA.

Se även användare:Karl E., Zahn / RB69 DNA-polymeras (gp43)

3D-strukturer av DNA-polymeras

DNA-polymeras 3D-strukturer

---