ДНК-полимераза V ( Pol V ) — это фермент -полимераза, участвующий в механизмах репарации ДНК у бактерий, таких как Escherichia coli . Он состоит из гомодимера UmuD' и мономера UmuC , образуя белковый комплекс UmuD'2C. [1] Он является частью семейства ДНК-полимераз Y, которые способны выполнять синтез ДНК с повреждением (TLS). [2] Полимеразы с повреждением обходят повреждения ДНК во время репликации ДНК — если повреждение не восстановлено или не обойти, репликативная вилка может остановиться и привести к гибели клетки. [3] Однако полимеразы Y имеют низкую точность последовательности во время репликации (склонны добавлять неправильные нуклеотиды). Когда белки UmuC и UmuD' были первоначально обнаружены в E. coli , они считались агентами, которые ингибируют точную репликацию ДНК и вызывают синтез ДНК с высокой частотой мутаций после воздействия УФ-излучения . [2] Полимеразная функция Pol V не была обнаружена до конца 1990-х годов, когда UmuC был успешно извлечен, последующие эксперименты однозначно доказали, что UmuD'2C является полимеразой. Это открытие привело к обнаружению многих ортологов Pol V и открытию Y-семейства полимераз. [4]
Pol V функционирует как полимераза TLS (транслезионный синтез ДНК) в E. coli как часть ответа SOS на повреждение ДНК. [4] Когда ДНК повреждена, обычные полимеразы синтеза ДНК не могут добавлять dNTP к вновь синтезированной цепи. ДНК-полимераза III (Pol III) является обычной ДНК-полимеразой в E. coli . Поскольку Pol III останавливается, не имея возможности добавлять нуклеотиды к зарождающейся цепи ДНК, клетка подвергается риску коллапса репликативной вилки и гибели клетки. Функция Pol V TLS зависит от ассоциации с другими элементами ответа SOS, и, что наиболее важно, активность транслезионного Pol V тесно зависит от образования нуклеопротеиновых нитей RecA . [5] Pol V может использовать TLS на повреждениях, которые блокируют репликацию или неправильно кодирующие повреждения, которые изменяют основания и приводят к неправильному спариванию оснований . Однако она не может транслировать через ошибки разрыва 5' → 3' остова. [6] Pol V также не обладает экзонуклеазной активностью, что делает невозможным корректирование синтеза и делает его подверженным ошибкам. [7]
SOS-ответ в E. coli пытается смягчить эффект повреждающего стресса в клетке. Роль Pol V в SOS-ответе, вызванном УФ-излучением, описывается следующим образом:
Pol V экспрессируется в клетке только во время реакции SOS. Он очень жестко регулируется на разных уровнях экспрессии белка и с помощью разных механизмов, чтобы избежать его активности, если только это не абсолютно необходимо для выживания клетки. [8] Строгая регуляция Pol V обусловлена его плохой точностью репликации, Pol V является высокомутагенным и используется в качестве последнего средства в механизмах репарации ДНК. Таким образом, экспрессия комплекса UmuD'2C занимает 45–50 минут после воздействия УФ-излучения. [6]
Транскрипция генов SOS-ответа отрицательно регулируется репрессором LexA . LexA связывается с промотором оперона UmuDC и подавляет транскрипцию гена. [1] Повреждение ДНК в клетке приводит к образованию RecA*. RecA* взаимодействует с LexA и стимулирует его протеолитическую активность , что приводит к ауторасщеплению репрессора, освобождая оперон для транскрипции. Оперон UmuDC транскрибируется и транслируется в UmuC и UmuD. [5]
Образование комплекса UmuD'2C ограничено образованием UmuD' из UmuD. [7] UmuD состоит из полипептида с 139 аминокислотными остатками, которые образуют стабильную третичную структуру, однако он должен быть посттрансляционно модифицирован, чтобы находиться в своей активной форме. [1] UmuD обладает собственной протеолитической активностью, которая активируется RecA, он удаляет 24 аминокислоты на N-конце , превращая его в UmuD'. UmuD' может образовывать гомодимер и связываться с UmuC, образуя активный комплекс UmuD'2C. [5]
Комплекс UmuD'2C неактивен, если не связан с RecA*. Pol V напрямую взаимодействует с RecA* на 3'-конце нити нуклеопротеина; это место зарождающейся цепи ДНК, где Pol V перезапускает синтез ДНК . [8] Кроме того, было показано, что путь REV1 /REV3L/REV7 необходим для синтеза TLS, опосредованного ДНК-полимеразой V. [9]
