Термин «корректура» используется в генетике для обозначения процессов исправления ошибок, впервые предложенных Джоном Хопфилдом и Жаком Нинио, которые участвуют в репликации ДНК , специфичности иммунной системы и распознавании фермент-субстрата среди многих других процессов, требующих повышенной специфичности. Механизмы корректуры Хопфилда и Нинио представляют собой неравновесные активные процессы, потребляющие АТФ для повышения специфичности различных биохимических реакций.
У бактерий все три ДНК-полимеразы (I, II и III) обладают способностью корректировать, используя активность экзонуклеазы 3' → 5'. Когда распознается неправильная пара оснований, ДНК-полимераза меняет свое направление на одну пару оснований ДНК и вырезает несовпадающее основание. После удаления основания полимераза может повторно вставить правильное основание, и репликация может продолжиться.
У эукариот только полимеразы, отвечающие за элонгацию (дельта и эпсилон), обладают корректирующей способностью (3' → 5' экзонуклеазная активность). [1]
Корректура также происходит при трансляции мРНК для синтеза белка . [2] В этом случае одним из механизмов является высвобождение любой неправильной аминоацил-тРНК перед образованием пептидной связи . [3]
Степень корректуры при репликации ДНК определяет скорость мутаций и различна у разных видов. [4] Например, потеря корректуры из-за мутаций в гене ДНК-полимеразы эпсилон приводит к гипермутированному генотипу с> 100 мутациями на Моснование ДНК при колоректальном раке человека. [5]
Степень корректуры в других молекулярных процессах может зависеть от эффективного размера популяции вида и количества генов, на которые влияет тот же механизм корректуры. [6]
Ген 43 бактериофага (фага) Т4 кодирует репликативный фермент ДНК-полимеразы фага . Были идентифицированы мутанты температурно-чувствительного ( ts ) гена 43 , которые имеют антимутаторный фенотип , то есть более низкую частоту спонтанных мутаций , чем у дикого типа. [7] Исследования одного из этих мутантов, tsB120 , показали, что ДНК-полимераза, специфицированная этим мутантом, копирует матрицы ДНК с более медленной скоростью, чем полимераза дикого типа. [8] Однако активность экзонуклеазы от 3' до 5' была не выше, чем у дикого типа. При репликации ДНК соотношение нуклеотидов , переходящих к нуклеотидам, стабильно включенным во вновь образованную ДНК, у мутанта tsB120 в 10–100 раз выше, чем у дикого типа. [8] Было высказано предположение, что антимутаторный эффект можно объяснить как большей точностью отбора нуклеотидов, так и повышенной эффективностью удаления некомплементарных нуклеотидов (корректуры) полимеразой tsB120 .
Когда вирионы фага Т4 с ДНК -полимеразой гена 43 дикого типа подвергаются воздействию либо ультрафиолетового света, который приводит к повреждению димера циклобутан-пиримидина в ДНК, либо псоралена -плюс-света, который приводит к образованию пиримидиновых аддуктов, скорость мутаций увеличивается. Однако эти мутагенные эффекты ингибируются, когда синтез ДНК фага катализируется антимутаторной полимеразой tsCB120 или другой антимутаторной полимеразой, tsCB87 . [9] Эти данные показывают, что на уровень индукции мутаций в результате повреждения ДНК может сильно влиять функция корректуры ДНК-полимеразы гена 43.
Возбудителем пандемии COVID-19 является коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2). Геном РНК-вируса SARS-CoV-2 кодирует комплекс репликации и транскрипции, многосубъединичную белковую машину, которая осуществляет репликацию и транскрипцию вирусного генома, процессы, необходимые для жизненного цикла вируса. Одним из белков, определенных геномом коронавируса, является неструктурный белок nsp14, который представляет собой экзорибонуклеазу 3’-5’ (ExoN). Этот белок находится в белковом комплексе nsp10-nsp14, который повышает точность репликации за счет корректировки синтеза РНК — активности, имеющей решающее значение для жизненного цикла вируса. [10] Кроме того, экзорибонуклеаза nsp14-ExoN, корректирующая коронавирус, необходима для поддержания генетической рекомбинации, возникающей во время инфекции. [11]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )