ДНК-полимераза III холофермент

Первичный ферментный комплекс, участвующий в репликации ДНК прокариот.

Схематическое изображение ДНК-полимеразы III* (с субъединицами). Это старая хрестоматийная «модель тромбона» с двумя единицами Pol III.

Холофермент ДНК-полимеразы III — основной ферментный комплекс, участвующий в репликации ДНК прокариот . Он был открыт Томасом Корнбергом (сыном Артура Корнберга ) и Малкольмом Гефтером в 1970 году. Комплекс обладает высокой процессивностью (т.е. количеством добавляемых нуклеотидов на событие связывания) и, в частности, в отношении репликации генома E.coli , работает в в сочетании с четырьмя другими ДНК-полимеразами ( Pol I , Pol II , Pol IV и Pol V ). Будучи основным холоферментом , участвующим в репликационной активности, холофермент ДНК Pol III также обладает корректурными возможностями, которые исправляют ошибки репликации посредством считывания экзонуклеазной активности 3'→5' и синтеза 5'→3'. ДНК Pol III является компонентом реплисомы , которая расположена в репликационной вилке.

Компоненты

Реплисома состоит из:

• 2 фермента ДНК Pol III , каждый из которых содержит субъединицы α , ε и θ . (Было доказано, что на реплисоме имеется третья копия Pol III. ^[1] ).
  • α-субъединица (кодируемая геном dnaE ) обладает полимеразной активностью.
  • субъединица ε ( dnaQ ) обладает 3'→5' экзонуклеазной активностью.
  • субъединица θ ( holE ) стимулирует корректуру субъединицы ε.
• 2 β -единицы ( dnaN ), которые действуют как скользящие зажимы ДНК , удерживают полимеразу связанной с ДНК.
• 2 τ -единицы ( dnaX ), которые димеризуют два основных фермента (субъединицы α, ε и θ).
• 1 γ -единица (также dnaX), которая действует как загрузчик запаздывающей цепи фрагментов Оказаки , помогая двум β-субъединицам сформировать единицу и связаться с ДНК. Единица γ состоит из 5 субъединиц γ, которые включают 3 субъединицы γ, 1 субъединицу δ ( holA ) и 1 субъединицу δ’ ( holB ). δ участвует в копировании отстающей цепи.
• Χ ( holC ) и Ψ ( holD ), которые образуют комплекс 1:1 и связываются с γ или τ. X также может опосредовать переключение с праймера РНК на ДНК. ^[2]

Активность

ДНК-полимераза III синтезирует пары оснований со скоростью около 1000 нуклеотидов в секунду. ^[3] Активность ДНК Pol III начинается после разделения цепи в начале репликации. Поскольку синтез ДНК не может начаться de novo , праймер РНК , ^{комплементарный} части одноцепочечной ДНК, синтезируется примазой ( РНК ^- полимеразой ) ^:

("!" для РНК , '"$" для ДНК , "*" для полимеразы )

--------> * * * *! ! ! ! _ _ _ _ _ _ _ _ | РНК | <-- рибозо (сахар)-фосфатный остовГУАУ | Пол | <-- РНК-праймер* * * * |_ _ _ _| <--водородная связьCATAGCATCC <-- матричная оц- ДНК (одноцепочечная ДНК )_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Присоединение к 3'OH

По мере того, как репликация прогрессирует и реплисома движется вперед, ДНК-полимераза III достигает праймера РНК и начинает реплицировать ДНК, добавляя к 3'OH праймера: ^{[ нужна ссылка ]}

 * * * *! ! ! ! _ _ _ __ _ _ _ | ДНК | <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остовГУАУ | Пол | <-- РНК-праймер* * * * |_III_ _| <--водородная связьCATAGCATCC <-- матричная оц- ДНК (одноцепочечная ДНК )_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Синтез ДНК

ДНК-полимераза III затем синтезирует непрерывную или прерывистую цепь ДНК, в зависимости от того, происходит ли это на ведущей или отстающей цепи ( фрагмент Оказаки ) ДНК. ДНК-полимераза III обладает высокой процессивностью и поэтому очень быстро синтезирует ДНК. Такая высокая процессивность частично обусловлена ​​β-зажимами, которые «держатся» на цепях ДНК. ^{[ нужна цитата ]}

 -----------> * * * *! ! ! ! $ $ $ $ $ $ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _| ДНК | <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остовГУАУКГТАГГ| Пол | <-- РНК-праймер* * * * * * * * * *|_III_ _| <--водородная связьCATAGCATCC <-- матричная оц- ДНК (одноцепочечная ДНК )_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Удаление грунтовки

После репликации нужной области праймер РНК удаляется ДНК-полимеразой I посредством процесса трансляции никеля . Удаление праймера РНК позволяет ДНК-лигазе связать разрыв ДНК-ДНК между новым фрагментом и предыдущей цепью. ДНК-полимераза I и III, а также многие другие ферменты необходимы для высокой точности и высокой процессивности репликации ДНК. ^{[ нужна цитата ]}

Смотрите также

• Бета-зажим
• ДНК-полимераза
• репликация ДНК

Рекомендации

1. Рейес-Ламот Р., Шерратт Д., Лик М. (2010). «Стехиометрия и архитектура активного механизма репликации ДНК в Escherichia Coli». Наука . 328 (5977): 498–501. Бибкод : 2010Sci...328..498R. дои : 10.1126/science.1185757. ПМЦ 2859602 . ПМИД  20413500. 
2. Олсон М.В., Даллманн Х.Г., МакГенри К.С. (декабрь 1995 г.). «Комплекс DnaX голофермента ДНК-полимеразы III Escherichia coli. Комплекс чипси функционирует за счет увеличения сродства тау и гамма к дельта.дельта' до физиологически значимого диапазона». Ж. Биол. Хим . 270 (49): 29570–7. дои : 10.1074/jbc.270.49.29570 . ПМИД  7494000.
3. Кельман З., О'Доннелл М (1995). «Голофермент ДНК-полимеразы III: структура и функции хромосомной реплицирующей машины». Анну. Преподобный Биохим . 64 : 171–200. doi : 10.1146/annurev.bi.64.070195.001131. ПМИД  7574479.

Внешние ссылки

• Обзор в Университете штата Орегон
• ДНК + Полимераза + III в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
• Борьба с патогенными бактериями – как отключить ключевой комплекс ДНК-полимеразы