Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В области молекулярной биологии и биохимии , процессивность представляет собой фермент «ы способность катализировать „последовательные реакции , не отпуская ее субстрат “. [1]

Например, процессивность - это среднее количество нуклеотидов, добавленных ферментом полимеразы , таким как ДНК-полимераза , на событие ассоциации с цепью матрицы. Поскольку связывание полимеразы с матрицей является лимитирующей стадией в синтезе ДНК [ править ] , общая скорость ДНК репликации во время S фазы от клеточного цикла зависит от процессивности из ДНК - полимераз , выполняющей репликацию. Зажим ДНКбелки 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, что дает скорость репликации до 1000 нуклеотидов в секунду.

ДНК-связывающие взаимодействия [ править ]

Полимеразы взаимодействуют с фосфатным остовом и малой бороздкой ДНК, поэтому их взаимодействия не зависят от конкретной нуклеотидной последовательности. [2] Связывание в значительной степени опосредуется электростатическими взаимодействиями 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.

Взаимодействиям с ДНК также способствуют фиксирующие белки ДНК , которые представляют собой мультимерные белки, которые полностью окружают ДНК, с которой они связываются в ответвлениях 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 сохраняют 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 S. cervesiae .

Процессивность полимеразы [ править ]

Множественные ДНК-полимеразы играют особую роль в процессе репликации ДНК. В E. coli , которая копирует весь свой геном из одной репликационной вилки, полимераза ДНК Pol III является ферментом, в первую очередь ответственным за репликацию ДНК, и образует репликационный комплекс с чрезвычайно высокой процессивностью. Родственная ДНК Pol I обладает экзонуклеазной активностью и служит для разложения праймеров РНК, используемых 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.

У эукариот , 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 . И прокариоты, и эукариоты должны «торговать» связанными полимеразами, чтобы осуществить переход от инициации к элонгации. Этот процесс называется переключением полимеразы. [3] [4]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Страйер, Л .; Берг, JM; Тимочко, JL (2002), Биохимия (5-е изд.), Нью-Йорк: WH Freeman, ISBN 0716746840. § 27.4.4
  2. ^ Моралес, Хуан С; 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. DOI : 10.1021 / ja983502 + . PMC 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 . Проверено 23 ноября 2014 года . 
  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. DOI : 10.1006 / jmbi.1999.3394 . PMID 10656791 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • 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.

Внешние ссылки [ править ]

  • https://web.archive.org/web/20060517085321/http://opbs.okstate.edu/~melcher/mg/MGW4/Mg424.html
  • Бедфорд, Э; Табор, S; Ричардсон, CC (1997). «Тиоредоксинсвязывающий домен ДНК-полимеразы бактериофага Т7 придает процессивность ДНК-полимеразе I Escherichia coli» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (2): 479–484. DOI : 10.1073 / pnas.94.2.479 . PMC  19538 . PMID  9012809 .
  • Табор, S; Ричардсон, CC (1987). «Анализ последовательности ДНК с модифицированной ДНК-полимеразой бактериофага Т7» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 84 (14): 4767–4771. DOI : 10.1073 / pnas.84.14.4767 . PMC  305186 . PMID  3474623 .