Nr WE | WE |
---|---|
numer CAS |
IUBMB | Wpis IUBMB |
---|---|
IntEnz | Widok IntEnz |
BRENDA | Wejście BRENDY |
KEGG | Wejście KEGG |
MetaCyc | Szlak metaboliczny |
PRIAM | Profil |
WPB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
IŚĆ | AmiGO / EGO |
Polimerazy DNA jest kompleks enzymatyczny udział w replikacji z DNA podczas cyklu komórkowego, a także w procesach naprawy i rekombinacji DNA. Polimerazy DNA wykorzystują trifosforan dezoksyrybonukleozydu jako podstawę do syntezy jednej nici DNA, przy użyciu innej nici DNA jako matrycy. Ten proces replikacyjny wykorzystuje komplementarność zasad nukleinowych do kierowania syntezą nowej nici z nici matrycowej. Istnieje kilka rodzin polimerazy, które różnią się sekwencją w aminokwasów i ich właściwości katalizatora .
Wszystkie polimerazy DNA syntetyzują DNA w kierunku 5 '→ 3' we wszystkich żywych organizmach i żadna nie jest w stanie rozpocząć syntezy nici de novo . Mogą jedynie dodawać nukleotydy do wolnego końca hydroksylowego , na ogół 3'-OH syntetyzowanej nici. Z tego powodu polimeraza DNA potrzebuje startera (lub startera ), do którego można dodać nowe dezoksyrybonukleotydy.
Starterem może być DNA lub RNA . W przypadku replikacji starter składający się z RNA jest syntetyzowany przez inny enzym, zwany primase , w kompleksie replikacyjnym zwanym replisomem . Zawiera on również enzym helikazę , który jest niezbędny do rozdzielenia dwóch nici DNA, umożliwiając w ten sposób dostęp i replikację polimerazy DNA. W przypadku procesów naprawy i rekombinacji starter składa się z segmentu DNA powstałego w wyniku cięcia przez endonukleazę uszkodzonej lub rekombinowanej nici, która uwalnia wolny koniec 3'-OH.
Różne polimerazy DNA różnią się zdolnością wydłużania DNA bez oddzielania się od nici matrycy, co jest cechą zwaną procesywnością . Niektóre polimerazy DNA są słabo związane ze swoim substratem i odrywają się po spolimeryzowaniu tylko kilku nukleotydów. Nazywa się to dystrybucyjnymi polimerazami DNA , co jest charakterystyczne dla wielu polimeraz zaangażowanych w procesy naprawcze. Z drugiej strony, polimerazy replikacyjne DNA są bardzo silnie związane z nicią matrycową i nie dysocjują. Mogą jednocześnie polimeryzować kilkaset tysięcy nukleotydów. My wtedy mówić o Procesualny polimerazy DNA . Kofaktora białka chwytak (lub zacisk ), zwany PCNA w komórkach eukariotycznych i archeonów i złożonej P w bakteriach , wiążą się replikacyjnych polimerazy i znacznie zwiększa ich processivity.
Aktywność polimerazy DNA wymaga obecności Mg 2+ jonów jako kofaktory , które wiążą się w szczególności do fosforanowych grup z nukleotydów , a w DNA .
Niektóre polimerazy DNA, które również wykazują aktywność egzonukleazy 3 '→ 5' , mają zdolność korygowania błędów inkorporacji w nowo powstałej nici. Kiedy polimeraza DNA popełni błąd i powstanie niedopasowanie w miejscu aktywnym enzymu, enzym może cofnąć się i zhydrolizować nieprawidłowy nukleotyd: jest to aktywność 3'-5' egzonukleazy , zwana także funkcją edycji . Następnie może ponownie wstawić poprawną bazę danych i wznowić replikację. Ten proces korekty polimerazy DNA poprawia wierność procesu replikacji i obniża wskaźnik błędów.
Wręcz przeciwnie, niektóre polimerazy DNA nie są zbyt wierne i częściej popełniają błędy we włączaniu nukleotydów. Te polimerazy DNA są stosowane w szczególności w procesach naprawy DNA. Ich swobodna swoistość pozwala im replikować uszkodzenia zawierające DNA, czyli zasady zmienione przez modyfikacje chemiczne, wynikające na przykład z działania promieniowania UV, środków jonizujących lub mutagennych. Mówimy o translacyjnych polimerazach DNA .
Mówi się również o funkcji korekty lub korekty (" korekta " w języku angielskim) polimeraz DNA.
U prokariontów zidentyfikowano pięć polimeraz DNA:
Na podstawie sekwencji białek i homologii strukturalnej polimerazy można podzielić na różne rodziny: A, B, C, D, X, Y i RT.
Polimerazy z rodziny A zawierają polimerazy replikacyjne i polimerazy naprawcze. Replikatywne polimerazy z tej rodziny obejmują w szczególności polimerazę bakteriofaga T7 i polimerazę gamma DNA eukariontów. Wśród polimeraz naprawczych DNA można znaleźć polimerazę DNA I z E. coli , Thermus aquaticus i Bacillus stearothermophilus . Te polimerazy naprawcze biorą udział w podstawowych procesach naprawy przez wycinanie oraz w syntezie fragmentów Okazaki opóźnionej nici podczas replikacji.
Ta rodzina zasadniczo grupuje polimerazy replikacji DNA i zawiera alfa Pol , Pol hemibursztynianu and pol ε polimerazy DNA z organizmów eukariotycznych . Polimerazę DNA rodziny B zidentyfikowano we wszystkich badanych gatunkach archeonów . Rodzina B zawiera również polimerazy DNA z bakterii i bakteriofagów , z których najlepiej scharakteryzowane są z fagów T4 i RB69. Enzymy te biorą udział w syntezie nici wiodącej i nici opóźnionej.
Polimerazy DNA z tej rodziny zostały wyizolowane z bakterii. Wykazują również aktywność egzonukleazy 5 '→3' .
Rodzina POLIMERAZY DNA D pozostają słabo scharakteryzowane i stwierdzono jedynie między Euryarchaeota , o gałąź ( Gromada ) w królestwie z archeowców .
Rodzina X obejmuje polimerazę DNA β dobrze scharakteryzowaną u eukariontów i innych polimeraz DNA, takich jak Pol σ , Pol λ i Pol μ . Polimerazy DNA β wymagane jest proces naprawy DNA zwanym BER ( podstawa naprawy wycięcia ). Λ Pol i μ Pol zaangażowane w proces naprawy DNA z udziałem podwójne pęknięcia nici.
Polimerazy z rodziny Y charakteryzują się zdolnością do tolerowania uszkodzeń DNA podczas replikacji. Nazywane są polimerazy translésion (TLS translesion sythesis polimerazy ). Nie posiadają one funkcji egzonukleazy 3 '→ 5' . Ich wierność podczas syntezy DNA jest niska, nawet przy braku uszkodzonego DNA.
Rodzina odwrotnej transkryptazy obejmuje polimerazy DNA z retrowirusów iz eukariontów . Te polimerazy są zdolne do syntetyzowania DNA z matrycy RNA .
Polimeraza theta może być zdolna do wykonywania odwrotnej transkryptazy.