Процессивность - Processivity

В молекулярная биология и биохимия, процессивность является фермент способность катализировать "последовательные реакции, не выпуская субстрат ".[1]

Например, процессивность - это среднее количество нуклеотиды добавлено полимераза фермент, Такие как ДНК-полимераза на событие связывания с цепочкой шаблона. Поскольку связывание полимеразы с матрицей является этапом, ограничивающим скорость Синтез ДНК[нужна цитата ], общая скорость ДНК репликация во время S фаза из клеточный цикл зависит от процессивности ДНК-полимераз, выполняющих репликацию. Зажим ДНК Белки являются неотъемлемыми компонентами механизма репликации ДНК и служат для увеличения процессивности связанных с ними полимераз. Некоторые полимеразы добавляют более 50 000 нуклеотидов к растущей цепи ДНК перед диссоциацией от цепи-матрицы, обеспечивая скорость репликации до 1000 нуклеотидов в секунду.

ДНК-связывающие взаимодействия

Полимеразы взаимодействуют с фосфат каркас и малая бороздка ДНК, поэтому их взаимодействия не зависят от конкретной нуклеотидной последовательности.[2] Связывание в значительной степени опосредуется электростатический взаимодействия между ДНК и доменами «большого пальца» и «ладони» молекулы ДНК-полимеразы, образующей метафорическую форму руки. Когда полимераза продвигается по последовательности ДНК после добавления нуклеотида, взаимодействия с малой бороздкой диссоциируют, но взаимодействия с фосфатным остовом остаются более стабильными, обеспечивая быстрое повторное связывание с малой бороздкой на следующем нуклеотиде.

Взаимодействие с ДНК также облегчается Зажим ДНК белки, которые представляют собой мультимерные белки, которые полностью окружают ДНК, с которой они связываются на вилки репликации. Их центральная пора достаточно велика, чтобы пропускать нити ДНК и некоторые окружающие молекулы воды, что позволяет зажиму скользить по ДНК, не отделяясь от нее и не ослабляя белок-белковые взаимодействия которые поддерживают форму тороида. Когда она связана с зажимом ДНК, ДНК-полимераза значительно более процессивна; без зажима большинство полимераз имеют процессивность всего около 100 нуклеотидов. Взаимодействия между полимеразой и зажимом более устойчивы, чем взаимодействия между полимеразой и ДНК. Таким образом, когда полимераза отделяется от ДНК, она все еще связана с зажимом и может быстро повторно связываться с ДНК. Примером такого зажима ДНК является PCNA (ядерный антиген пролиферирующих клеток), обнаруженный в С. cervesiae.

Процессивности полимеразы

Множественные ДНК-полимеразы играют особую роль в процессе репликации ДНК. В Кишечная палочка, который полностью воспроизводит геном из одной репликационной вилки полимераза ДНК Pol III является ферментом, который в первую очередь отвечает за репликацию ДНК и образует репликационный комплекс с чрезвычайно высокой процессивностью. Связанные ДНК Pol I имеет экзонуклеаза активности и служит для ухудшения Праймеры РНК используется для инициации синтеза ДНК. Затем Pol I синтезирует короткие фрагменты ДНК вместо бывших фрагментов РНК. Таким образом, Pol I гораздо менее процессивен, чем Pol III, потому что его основная функция в репликации ДНК состоит в создании множества коротких участков ДНК, а не нескольких очень длинных участков.

В эукариоты, которые имеют гораздо большее разнообразие ДНК-полимераз, инициирующий фермент с низкой процессивностью называется Pol α, а ферменты удлинения с высокой процессивностью Pol δ и Pol ε. Обе прокариоты а эукариоты должны «торговать» связанными полимеразами, чтобы осуществить переход от инициации к удлинению. Этот процесс называется переключением полимеразы.[3][4]

Рекомендации

  1. ^ Страйер, Л.; Berg, J.M .; Тимочко, Ю. Л. (2002), Биохимия (5-е изд.), Нью-Йорк: W. H. Freeman, ISBN  0716746840. §27.4.4
  2. ^ Моралес, Хуан К.; Kool, Эрик Т (1999). «Взаимодействие с мелкими бороздками между полимеразой и ДНК: более важно для репликации, чем водородные связи Уотсона-Крика?». J Am Chem Soc. 121 (10): 2323–2324. Дои:10.1021 / ja983502 +. ЧВК  2939743. PMID  20852718.
  3. ^ Цуримото, Тошики; Стиллман, Брюс (1991). «Факторы репликации, необходимые для репликации ДНК SV40 in vitro». J Biol Chem. 266 (3): 1961–1968. PMID  1671046. Получено 23 ноября 2014.
  4. ^ Мага, Джованни; Штуки, Мануэль; Спадари, Сильвио; Хюбшер, Ульрих (январь 2000 г.). «Переключение ДНК-полимеразы: I. Фактор репликации C замещает ДНК-полимеразу α до загрузки PCNA». Журнал молекулярной биологии. 295 (4): 791–801. Дои:10.1006 / jmbi.1999.3394. PMID  10656791.

дальнейшее чтение

  • Уотсон Дж. Д., Бейкер Т. А., Белл С. П., Ганн А., Левин М., Лосик Р. (2004). Молекулярная биология гена 5-е изд. Бенджамин Каммингс: Лабораторная пресса Колд-Спринг-Харбор.

внешняя ссылка