Холофермент ДНК-полимеразы III

Схематическое изображение ДНК-полимеразы III* (с субъединицами).

Холофермент ДНК-полимеразы III является основным ферментным комплексом, участвующим в репликации прокариотической ДНК . Он был открыт Томасом Корнбергом (сыном Артура Корнберга ) и Малкольмом Гефтером в 1970 году. Комплекс обладает высокой процессивностью (т. е. числом нуклеотидов , добавляемых на одно событие связывания) и, особенно в отношении репликации генома E.coli , работает в в сочетании с четырьмя другими ДНК-полимеразами ( Pol I , Pol II , Pol IV и Pol V ). Являясь основным холоферментом участвующий в репликационной активности, холофермент ДНК Pol III также обладает способностью корректировать ошибки репликации с помощью экзонуклеазной активности, считывающей 3'→5' и синтезирующей 5'→3'. ДНК Pol III является компонентом реплисомы , расположенной на репликативной вилке.

Компоненты

Реплисома состоит из следующих компонентов:

• 2 фермента ДНК Pol III , каждый из которых содержит субъединицы α , ε и θ . (Было доказано, что на реплисоме находится 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 ( ДНК ), которые действуют как скользящие зажимы ДНК , они удерживают полимеразу связанной с ДНК.
• 2 единицы τ ( dnaX ), которые действуют для димеризации двух основных ферментов (субъединицы α, ε и θ).
• 1 единица γ (также dnaX), которая действует как зажим-загрузчик для фрагментов Окадзаки отстающей цепи , помогая двум субъединицам β сформировать единицу и связываться 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 нити.
• Χ ( holC ) и Ψ ( holD ), которые образуют комплекс 1:1 и связываются с γ или τ. X также может опосредовать переключение с РНК-праймера на ДНК. ^[2]

Мероприятия

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 , РНК-праймер , комплементарный части одноцепочечной ДНК, синтезируется праймазой ( РНК-полимеразой ):

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

--------> * * * *
! ! ! ! _ _ _ _
_ _ _ _ | РНК | <-- рибозо (сахар)-фосфатный остов
ГУАУ | Пол | <-- РНК-праймер
* * * * |_ _ _ _| <--водородная связь
CATAGCATCC <-- матричная одноцепочечная ДНК (одноцепочечная ДНК )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов
$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Присоединение к 3'ОН

По мере развития репликации и продвижения реплисомы ДНК-полимераза III достигает РНК-праймера и начинает реплицировать ДНК, добавляя к 3'ОН праймера:

 * * * *
! ! ! ! _ _ _ _
_ _ _ _ | ДНК | <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов
ГУАУ | Пол | <-- РНК-праймер
* * * * |_III_ _| <--водородная связь
CATAGCATCC <-- матричная одноцепочечная ДНК (одноцепочечная ДНК )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов
$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Синтез ДНК

Затем ДНК-полимераза III 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. Эта высокая процессивность частично связана с β-зажимами, которые «держатся» на цепях ДНК.

 -----------> * * * *
! ! ! ! $ $ $ $ $ $ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _| ДНК | <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов
ГУАУКГТАГГ | Пол | <-- РНК-праймер
* * * * * * * * * *|_III_ _| <--водородная связь
CATAGCATCC <-- матричная одноцепочечная ДНК (одноцепочечная ДНК )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- дезоксирибозо (сахар)-фосфатный остов
$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Удаление грунтовки

После репликации желаемой области РНК-праймер удаляется ДНК-полимеразой I посредством процесса ник-трансляции . Удаление РНК-праймера позволяет ДНК-лигазе лигировать разрыв ДНК-ДНК между новым фрагментом и предыдущей цепью. ДНК-полимераза I и III, наряду со многими другими ферментами, необходимы для высокой точности и высокой производительности репликации ДНК.

Смотрите также

• Бета зажим
• ДНК-полимераза
• репликация ДНК

использованная литература

внешняя ссылка

• Обзор в Университете штата Орегон
• ДНК + полимераза + III в предметных медицинских рубриках Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
• Борьба с патогенными бактериями – как отключить ключевой ДНК-полимеразный комплекс