Procesowość
W biologii molekularnej i biochemii , processivity jest zdolność enzymu do katalizowania kolejne reakcje w tej samej cząsteczce , bez uwalniania go. Dotyczy to w szczególności polimeraz , które powtarzają wydłużanie podłoża poprzez sukcesywne łączenie monomerów; w związku z tym im wyższa procesowość, tym większa długość polimerów wytwarzanych jednorazowo.
Na przykład, w przypadku polimeraz DNA , procesowość odpowiada średniej liczbie nukleotydów dodanych do nici DNA podczas syntezy, bez odłączania polimerazy od nici matrycowej. Zatem w większości komórek występują różne rodzaje polimeraz DNA , które różnią się procesem. Polimerazy DNA, które uczestniczą w replikacji DNA, mają bardzo wysoką procesywność (> 100 000). Inne polimerazy DNA, które interweniują na przykład w naprawie DNA, mają mniejszą procesowość (kilkaset).
Mówi się, że słabo przetwarzający enzym ma właściwości dystrybucyjne .
Definicja
Wiązanie polimerazy do substratu o długości n przebiega według konwencjonalnej równowagi, zgodnie z następującym schematem: z
![{\ Displaystyle {{K} _ {d}} = {\ Frac {[E] [{{S} _ {n}}]} {[E: {{S} _ {n}}]}} = { \ frac {{k} _ {wył.}} {{k} _ {wł.}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/28f60995dd6c2d5d897a0e3d92e242de56b470cb)
Lub polimeraza, która już zsyntetyzowała polimer o długości n, do której jest przyłączona. Możliwe są wtedy dwa zdarzenia:
- Może oddzielić się od podłoża, postępując zgodnie z poniższym mechanizmem:
- Może wydłużyć substrat o 1 monomer, zgodnie z następującym schematem (w warunkach pseudo pierwszego rzędu , gdzie monomer jest w stężeniu nasycającym):
Stosunek prawdopodobieństwo tych dwóch wydarzeń jest równy stosunkowi Stałe kinetyczne k kota i k off . Te dwie stałe mają wymiar odwrotności czasu (s -1 ). Ten stosunek jest więc liczba bezwymiarowa, która jest wywoływana przez definicji processivity enzymu. Jest równa średniej długości < L > polimerów, które polimeraza syntetyzuje przed dysocjacją od podłoża:
Procesywność =
Procesywność polimerazy DNA
Czynniki procesowe
Replikacyjne polimerazy DNA mają niską wewnętrzną procesywność, która jest znacznie zwiększona przez przyłączenie określonych czynników, zwanych czynnikami procesowości. Są to białka z oligomeryczną strukturą pierścieniową, które gromadzą się wokół podwójnej helisy DNA, po której mogą się ślizgać. Wiążą się z polimerazami DNA, które zapobiegają dysocjacji, przez co ich procesowość jest prawie nieskończona. Istnieją dwa rodzaje czynników procesowości:
- PCNA u eukariotów.
- Zacisk β u bakterii
Te czynniki procesowe są związane z polimerazami DNA w kompleksie zwanym replisomem , na poziomie widełek replikacyjnych .
Rodzaje polimeraz DNA
U większości żywych gatunków znajdujemy różnorodne polimerazy DNA o różnych procesach, aby zaspokoić różne potrzeby komórki. Replikacyjne polimerazy DNA mają bardzo wysoką procesywność, gdy są związane z ich współczynnikiem procesowości, tak jest w przypadku polimeraz DNA δ i ε u eukariotów i polimerazy DNA III z Escherichia coli . Z drugiej strony, polimerazy DNA zaangażowane w mechanizmy naprawcze, takie jak polimeraza DNA I z Escherichia coli lub eukariotyczna polimeraza α DNA, są słabo przetwarzającymi polimerazami, które syntetyzują jedynie fragmenty kilkudziesięciu do kilkuset nukleotydów.
Inne typy enzymów procesowych
Inne znane enzymy Procesualny obejmują polimerazy inne enzymy typu, takie jak polimerazy RNA , który transkrybuje RNA z DNA, poli (A) polimerazy z odwrotnych transkryptaz o retrowirusów lub polinukleotyd fosforylazy.
Można również mówić o procesywności dla pewnej liczby enzymów hydrolitycznych , które mogą działać w sposób powtarzalny i sekwencyjny na tym samym substracie, takich jak egzonukleazy , aminopeptydazy , karboksypeptydazy lub celulazy .
Uwagi i odniesienia
- (w) WA Breyer i BW Matthews , „ Strukturalna podstawa procesowości ” , Protein Science , tom. 10,2001, s. 1699-1711 ( PMID 16996291 , DOI 10.1110 / ps.10301 )