Термин « корректура» используется в генетике для обозначения процессов исправления ошибок, впервые предложенных Джоном Хопфилдом и Жаком Нинио , участвующих в репликации ДНК , специфичности иммунной системы , распознавании ферментов и субстратов среди многих других процессов, требующих повышенной специфичности. Механизмы корректуры Хопфилда и Нинио представляют собой неравновесные активные процессы, которые потребляют АТФ для повышения специфичности различных биохимических реакций.
У бактерий все три ДНК-полимеразы (I, II и III) обладают способностью корректировать, используя 3 '→ 5' экзонуклеазную активность. Когда распознается неправильная пара оснований, ДНК-полимераза меняет направление на одну пару оснований ДНК и удаляет несовпадающее основание. После удаления основания полимераза может повторно вставить правильное основание, и репликация может продолжаться.
У эукариот только полимеразы, которые имеют дело с удлинением (дельта и эпсилон), обладают способностью корректировать считывание (активность экзонуклеазы 3 '→ 5'). [1]
Вычитка также происходит при трансляции мРНК для синтеза белка . [2] В этом случае одним из механизмов является высвобождение любой неправильной аминоацил-тРНК до образования пептидной связи . [3]
Степень проверки репликации ДНК определяет скорость мутации и различается у разных видов. [4] Например, потеря корректуры из-за мутаций в гене ДНК-полимеразы эпсилон приводит к гипермутированному генотипу с> 100 мутациями на Mbase ДНК при колоректальном раке человека. [5]
Степень вычитки в других молекулярных процессах может зависеть от эффективного размера популяции вида и количества генов, на которые влияет один и тот же механизм вычитки. [6]
ДНК-полимераза бактериофага Т4
Ген T4 бактериофага (фага) 43 кодирует репликативный фермент ДНК-полимеразы фага . Были идентифицированы мутанты гена 43, чувствительного к температуре ( ts ), которые обладают антимутаторным фенотипом , то есть с меньшей частотой спонтанных мутаций, чем у дикого типа. [7] Исследования одного из этих мутантов, tsB120 , показали, что ДНК-полимераза, определяемая этим мутантом, копирует ДНК-матрицы с меньшей скоростью, чем полимераза дикого типа. [8] Однако активность экзонуклеазы 3 '- 5' не превышала активность экзонуклеаз дикого типа. Во время репликации ДНК соотношение нуклеотидов, превращенных в нуклеотиды, стабильно включенных во вновь образованную ДНК, в случае мутанта tsB120 в 10–100 раз выше, чем у мутанта дикого типа. [8] Было высказано предположение, что антимутаторный эффект можно объяснить как большей точностью при выборе нуклеотидов, так и повышенной эффективностью удаления некомплементарных нуклеотидов ( проверка считывания) полимеразой tsB120 .
Когда вирионы фага T4 с ДНК-полимеразой гена 43 дикого типа подвергаются воздействию ультрафиолетового света, который вызывает повреждения димера циклобутан- пиримидина в ДНК, или псорален- плюс-свет, который вводит пиримидиновые аддукты, скорость мутации увеличивается. Однако эти мутагенные эффекты подавляются, когда синтез ДНК фага катализируется антимутаторной полимеразой tsCB120 или другой антимутаторной полимеразой, tsCB87 . [9] Эти результаты показывают, что на уровень индукции мутаций, вызванных повреждением ДНК, может сильно влиять функция проверки ДНК-полимеразы гена 43.
Рекомендации
- ^ Молдавский, GL; Pfander, B .; Йенч, С. (2007). "PCNA, маэстро вилки репликации". Cell . 129 (4): 665–79. DOI : 10.1016 / j.cell.2007.05.003 . PMID 17512402 . S2CID 3547069 .
- ^ Pharmamotion -> Ингибиторы синтеза протеина: анимация механизма действия аминогликозидов. Классификация агентов. Архивировано 12 марта 2010 г.в Wayback Machine. Автор: Флавио Гусман, 8 декабря 2008 г.
- ^ Перевод: Синтез белка Джойс Дж. Диван. Политехнический институт Ренсселера. Проверено октябрь 2011 г., архивировано 7 марта 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ Дрейк, JW; Чарльзуорт, B; Чарльзуорт, D; Ворона, Дж. Ф. (1998). «Темпы спонтанных мутаций» . Генетика . 148 (4): 1667–86. DOI : 10.1093 / генетика / 148.4.1667 . PMC 1460098 . PMID 9560386 .
- ^ Сеть Атласа генома рака; Бейнбридж; Чанг; Динь; Драммонд; Фаулер; Ковар; Льюис; Морган; Ньюшем; Рид; Сантибанес; Шинброт; Тревино; Ву; Ванга; Гунаратне; Донехауэр; Крейтон; Уиллер; Гиббс; Лоуренс; Воет; Цзин; Цибульскис; Сиваченко; Стоянов; Маккенна; Посадочный модуль; и другие. (2012). «Комплексная молекулярная характеристика рака прямой и толстой кишки человека» . Природа . 487 (7407): 330–337. Bibcode : 2012Natur.487..330T . DOI : 10.1038 / nature11252 . PMC 3401966 . PMID 22810696 .
- ^ Rajon, E., Masel, J .; Масел (2011). «Эволюция показателей молекулярных ошибок и последствия для эволюционируемости» . PNAS . 108 (3): 1082–1087. Bibcode : 2011PNAS..108.1082R . DOI : 10.1073 / pnas.1012918108 . PMC 3024668 . PMID 21199946 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Дрейк JW, Аллен EF. Антимутагенные ДНК-полимеразы бактериофага Т4. Колд Спринг Харб Symp Quant Biol. 1968; 33: 339-44. DOI: 10.1101 / sqb.1968.033.01.039. PMID: 5254574.
- ^ a b Гиллин Ф.Д., Носсал Н.Г. Контроль частоты мутаций ДНК-полимеразой бактериофага Т4. I. Антимутаторная ДНК-полимераза CB120 имеет дефект смещения цепи. J Biol Chem. 1976, 10 сентября; 251 (17): 5219-24. PMID: 956182.
- ^ Ярош ДБ, Джонс В., Муфти С., Бернштейн С., Бернштейн Х. Ингибирование мутагенеза УФ и псорален плюс свет в фаге Т4 аллелями антимутаторной полимеразы гена 43. Photochem Photobiol. 1980 апр; 31 (4): 341-50. DOI: 10.1111 / j.1751-1097.1980.tb02551.x. PMID: 7384228.
Внешние ссылки
- Вычитка и исправление ДНК в Айдахо (США)
- «ДНК-полимераза ε и δ корректирует подавление дискретных мутаторных и раковых фенотипов у мышей»
- Ценг, Шунь-Фу; Гавриил, Аврам; Тэн, Шу-Чун (2008). «Корректирующая активность ДНК-полимеразы Pol2 опосредует процессинг 3'-конца во время соединения негомологичных концов в дрожжах» . PLOS Genetics . 4 (4): e1000060. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1000060 . PMC 2312331 . PMID 18437220 .