ДНК-полимераза
-
ДНК-полимераза и её функции
- ДНК-полимераза катализирует синтез ДНК из нуклеозидтрифосфатов.
- Фермент работает группами, создавая два идентичных ДНК-дуплекса из одного исходного.
- ДНК-полимераза считывает существующие нити ДНК и создает новые.
-
История открытия
- В 1956 году Артур Корнберг и его коллеги открыли ДНК-полимеразу I.
- В 1970 году Томас Корнберг и Малкольм Э. Гефтер открыли ДНК-полимеразу II.
- В 1983 году ДНК-полимеразы начали использоваться в ПЦР.
-
Структура и функции
- ДНК-полимеразы имеют высококонсервативную структуру.
- Домен palm катализирует перенос фосфорильных групп.
- Пальцевидный домен связывает нуклеозидтрифосфаты с матричным основанием.
- Домен thumb участвует в процессивности и позиционировании ДНК.
-
Процессивность и скорость синтеза
- ДНК-полимераза обладает процессивной природой, добавляя несколько нуклеотидов в секунду.
- Скорость синтеза ДНК в живой клетке составляет около 749 нуклеотидов в секунду.
- Процессивность увеличивается на разветвлениях репликации благодаря связи с белками скользящего зажима ДНК.
-
Различия между видами
- ДНК-полимеразы делятся на семь семейств: A, B, C, D, X, Y и RT.
- Вирусы кодируют специальные ДНК-полимеразы, такие как ДНК-полимераза вируса гепатита В.
- Ретровирусы кодируют обратную транскриптазу, РНК-зависимую ДНК-полимеразу.
-
Прокариотическая полимераза
- Прокариотические полимеразы существуют в двух формах: кор-полимераза и холофермент.
- Кор-полимераза синтезирует ДНК из ДНК-матрицы, но не может инициировать синтез самостоятельно.
-
Холоэнзим и его роль
- Холоэнзим инициирует синтез ДНК.
- Pol I участвует в эксцизионной репарации и обработке фрагментов Оказаки.
- Pol II участвует в репарации ДНК и перезапуске репликации.
-
Pol III и его функции
- Pol III является основным ферментом репликации ДНК у E. coli.
- Состоит из трех узлов: сердечника, коэффициента технологичности и комплекса для загрузки зажима.
- Pol III* обладает высокой скоростью обмена RF и остается связанным с ответвлениями репликации.
-
Pol IV и его функции
- Pol IV участвует в нецелевом мутагенезе и синтезе трансляции.
- Экспрессируется геном dinB и включается при индукции SOS.
- Pol IV создает контрольную точку и останавливает репликацию для репарации.
-
Pol V и его функции
- Pol V участвует в реакции SOS и синтезе трансляции.
- Транскрипция Pol V регулируется генами umuDC.
- Pol V активируется на поврежденной ДНК и конкурирует с Pol IV за TLS.
-
Семейство D
- Обнаружено у Pyrococcus furiosus и Methanococcus jannaschii.
- Состоит из двух цепей: DP1 и DP2.
- DP1 имеет экзонуклеазную активность и напоминает эукариотическую полимеразу класса В.
-
Эукариотические ДНК-полимеразы
- Включают Pol β, Pol λ, Pol σ, Pol μ и TdT.
- Pol β участвует в репарации с удалением коротких участков основания.
- Pol λ и Pol μ участвуют в негомологичном соединении концов.
- TdT экспрессируется в лимфоидной ткани и добавляет нуклеотиды к разрывам ДНК.
-
Полимеразы α, δ и ε
- Pol α, Pol δ и Pol ε участвуют в репликации ядерной ДНК.
- Pol α удлиняет праймер на 20 нуклеотидов.
- Pol δ заменяет Pol α в синтезе ведущих и отстающих цепей.
- Pol ε удлиняет ведущую цепь и может играть роль в репликации отстающей цепи.
-
С-концевая область и стабильность голофермента
- С-концевая область обеспечивает стабильность голофермента и добавляет белки для инициации репликации.
- Pol ε имеет «пальмовый» домен, обеспечивающий высокую технологичность.
-
Полимеразы семейства В
- Pol α инактивирует семейство экзонуклеаз DEDD.
- Pol ε уникален наличием двух доменов цинкового пальца и неактивной копии другой полимеразы.
-
Полимеразы семейства Y
- Pol η, Pol i и Pol κ участвуют в репарации ДНК.
- Pol η важен для точного синтеза повреждений ДНК.
- Pol κ может удлинять или вставлять специфические основания.
-
Полимеразы Rev1 и ζ
- Pol ζ не обладает экзонуклеазной активностью, но может удлинять праймеры.
- Rev1 усиливает дезоксицитидиновые повреждения и рекрутирует Pol ζ.
-
Теломераза
- Теломераза удлиняет 3′-конец хромосомы, не требуя матрицы.
- Теломераза связана с последствиями старения.
-
Полимеразы семейства А
- Pol γ и Pol θ участвуют в митохондриальной репликации.
- Pol θ удлиняет несовпадающие концы праймера и обладает дезоксирибофосфодиэстеразной активностью.
- Pol ν наименее эффективен, но важен для восстановления гомологии.
-
Обратная транскриптаза
- Ретровирусы кодируют обратную транскриптазу, синтезирующую ДНК из РНК.
- Обратная транскриптаза используется для амплификации РНК.
-
ДНК-полимераза бактериофага Т4
- Бактериофаг T4 кодирует ДНК-полимеразу, катализирующую синтез ДНК от 5′ до 3′.
- Мутации в ДНК-полимеразе могут стимулировать рекомбинацию.