Clemă ADN

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Cu termenul clemă ADN sau clemă glisantă , sunt identificate o serie de proteine care îndeplinesc funcția de a promova factori sau factori de procesare în replicarea ADN-ului . Aceste proteine ​​păstrează ADN-polimerazele atașate la catena de ADN pentru a fi reproduse, cu un model de funcționare care este denumit o clemă glisantă .

Structura proteică a clemei glisante PCNA umană văzută în secțiunea transversală : capăt N-terminal = albastru, capăt C-terminal = roșu; ADN dublu helix complexat = magenta [1]
Structura proteică a clemei glisante PCNA umană văzută din lateral: capăt N-terminal = albastru, capăt C-terminal = roșu; ADN dublu helix complexat = magenta [1]

Aceste proteine ​​sunt deosebit de importante în funcționarea holoenzimei ADN polimeraza III ; se leagă pentru a forma un fel de clemă sau clește glisantă între ADN și polimerază , împiedicând polimeraza să se detașeze de firul șablon de ADN. Interacțiunile proteine-diapozitive clemă-polimerază sunt mai puternice și mai specifice decât interacțiunile directe dintre polimerază și firul șablon ADN; prezența clemei glisante crește considerabil numărul de nucleotide pe care polimeraza le poate adăuga și, prin urmare, rata de replicare a catenei ADN. Prezența clemei poate crește rata de sinteză a ADN-ului de până la 1.000 de ori comparativ cu o polimerază fără clemă.

Structura

Clema de alunecare este un set de proteine α + β [2] care sunt asamblate într-un inel ( toroidal ) multimer care înconjoară complet dubla helix ADN [3] . Această clemă alunecând pe ADN-ul de la gura furcii de replicare avansează în solidaritate cu polimeraza . Procesul este ajutat de un strat de molecule de apă prezente în porul central al clemei dintre ADN și suprafața proteinei în sine. Datorită formei toroidale a multimerului, dispozitivul de prindere nu se poate disocia de filamentul mucegaiului fără a disocia și monomerii.

Clema de alunecare a fost identificată în: bacterii , arhee , eucariote și unele virusuri . La bacterii, forcepsul glisant este format dintr-un homodimer compus din două subunități beta identice de ADN-polimerază-III și, prin urmare, este denumită beta forceps. În archaea [4] în eucariote, este în schimb format dintr-un trimer compus din trei molecule de PCNA . Bacteriofagul T4 folosește, de asemenea, o pensă glisantă numită gp45 a cărei structură trimerică este similară cu cea a PCNA , dar nu există o omologie de secvență nici cu PCNA, nici cu forcepsul bacterian beta [3] .

Clemă beta bacteriană

Structura proteinelor dimerului care constituie subunitatea beta a ADN polimerazei III a E. coli . [5]

Clema beta din bacterii are structura unei cleme specifice ADN-ului constând din subunitățile holoenzimei ADN polimerazei III . Două subunități beta sunt asamblate în jurul ADN-ului, acest ansamblu se numește complex de pre-inițializare. După asamblarea complexului în jurul ADN-ului, afinitatea subunității beta pentru subunitatea gamma se schimbă, transferând afinitatea pentru subunitățile alfa și epsilon, care sunt astfel recrutate pentru a da holoenzima completă[6][7] [8] . ADN polimeraza III este principala enzimă implicată în replicarea ADN procariotă.

Complexul gamma al ADN polimerazei III este alcătuit din subunitățile γδδ'χψ; consumând ATP cele două subunități beta se pot lega de ADN. Odată legate de ADN, subunitățile beta sunt capabile să curgă liber de-a lungul moleculei de ADN dublu catenar. Subunitățile beta interacționează la rândul lor cu complexul αε polimerază. Subunitatea α posedă activitatea polimerazei, iar subunitatea ε este o exonuclează 3'-5 ' [8] .

Lanțul beta ADN polimerază III bacterian este compus din trei domenii topologic neechivalente (N-terminal, central și C-terminal). Cele două molecule ale lanțului beta sunt strâns asociate pentru a forma o buclă închisă care înconjoară ADN-ul dublu catenar.

Clemă ADN în eucariote

Structura proteică a trimerului care alcătuiește clema ADN uman, numită PCNA . [9]

Forcepsul glisant din eucariote este asamblat dintr-o subunitate specifică a ADN-polimerazei-delta numită antigen de proliferare a celulelor nucleare ( PCNA ). Domeniile N-terminale și C-terminale ale PCNA sunt topologic identice. Trei molecule de PCNA sunt strâns asociate pentru a forma o buclă închisă care înconjoară ADN-ul dublu catenar.

Secvența PCNA pare a fi foarte conservată atât între plante cât și animale, indicând o presiune selectivă puternică pentru conservarea structurii și sugerând că acest tip de mecanism de replicare a ADN-ului este comun în toate eucariotele; Omologii PCNA au fost identificați în arhee (Euryarchaeota și Crenarchaeota) și în virusul Paramecium bursaria Chlorella 1 [10] .

Prindeți virușii

Structura proteică a trimerului gp45 care constituie clema bacteriofagului T4 . [11]

Clema din virușii numiți gp45 constă din două domenii proteice care alcătuiesc subunitatea glisantă. Fiecare domeniu proteic este alcătuit din două helice α și două foi β , structura inelului este realizată prin intermediul unei repetări pseudo-simetrice duble a secvenței proteice; trei molecule gp45 sunt strâns asociate pentru a forma o buclă închisă care înconjoară ADN-ul dublu catenar [12] .

Asamblare

Proteinele glisante sunt asociate cu catenele lor de ADN de către proteinele specializate numite „încărcătoare cu cleme glisante”, care sunt, de asemenea, capabile să dezasambleze multimerul după finalizarea replicării ADN-ului. Situsurile de legare pentru aceste proteine ​​sunt suprapuse pe situsurile de legare pentru ADN polimeraza, astfel încât forcepsul glisant nu poate fi asociat simultan cu polimeraza. În acest fel, clema nu va fi activă, deoarece este dezasamblată, când polimeraza este inactivă. Mai multe molecule capabile să interacționeze cu ADN în timpul fazei de replicare sau reparare au afinitate pentru cleme, asigurându-se astfel că clema nu va fi îndepărtată, deoarece aceste molecule funcționează pe ADN. Clema necesită hidroliza ATP pentru a se „închide” în jurul ADN-ului.

Notă

  1. ^ a b Kontopidis G, Wu SY, Zheleva DI, Taylor P, McInnes C, Lane DP, Fischer PM, Walkinshaw MD, Studiile structurale și biochimice ale complexelor de antigen nuclear al celulelor proliferante umane oferă o justificare pentru asocierea ciclinelor și proiectarea inhibitorilor , în Proc Natl. Acad. Sci. SUA , vol. 102, nr. 6, februarie 2005, pp. 1871-6, DOI : 10.1073 / pnas.0406540102 , PMC 548533 , PMID 15681588 .
  2. ^ Α + β sunt o clasă de domenii structurale care alcătuiesc structura secundară a elicoidelor α și a foilor β
  3. ^ a b Bruck I, O'Donnell M, Familia de cleme glisante polimerazice de tip inel , în Genom Biol. , vol. 2, nr. 1, 2001, pp. REVIEWS3001, PMC 150441 , PMID 11178284 .
  4. ^ Matsumiya S, Ishino Y, Morikawa K,Structura cristalină a unei cleme glisante ADN arhaeal: antigen nuclear celular proliferant din Pyrococcus furiosus , în Protein Sci. , Vol. 10, nr. 1, ianuarie 2001, pp. 17–23, DOI : 10.1110 / ps.36401 , PMC 2249843 , PMID 11266590 .
  5. ^ Oakley AJ, Prosselkov P, Wijffels G, Beck JL, Wilce MC, Dixon NE, Flexibilitatea dezvăluită de structura cristalină de 1,85 Å a subunității beta cu clemă glisantă a ADN polimerazei III Escherichia coli , în Acta Crystallogr. D Biol. Cristalogr. , vol. 59, Pt 7, iulie 2003, pp. 1192–9, DOI : 10.1107 / S0907444903009958 , PMID 12832762 .
  6. ^ Lewin, Benjamin, Genes VI , Oxford [Oxfordshire], Oxford University Press, 1997, pp. 484-7, ISBN 0-19-857779-6 .
  7. ^ Lehninger, Albert L,Biochimie: baza moleculară a structurii și funcției celulare , New York, Worth Publishers, 1975, p. 894, ISBN 0-87901-047-9 .
  8. ^ a b Stukenberg PT, Studwell-Vaughan PS, O'Donnell M, Mecanismul beta- clampului glisant al holoenzimei ADN polimerazei III , în J. Biol. Chem. , vol. 266, nr. 17, iunie 1991, pp. 11328–34, PMID 2040637 .
  9. ^ Gulbis JM, Kelman Z, Hurwitz J, O'Donnell M, Kuriyan J, Structura regiunii C-terminale a p21 (WAF1 / CIP1) complexată cu PCNA umană , în Cell , vol. 87, nr. 2, octombrie 1996, pp. 297–306, DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81347-1 , PMID 8861913 .
  10. ^ Suzuka I, Hata S, Matsuoka M, Kosugi S, Hashimoto J,Structura foarte conservată a genei antigenului nuclear celular proliferant (proteină auxiliară ADN polimerază delta) în plante , în Eur. J. Biochem. , vol. 195, nr. 2, ianuarie 1991, pp. 571-5, DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1991.tb15739.x , PMID 1671766 .
  11. ^ Moarefi I, Jeruzalmi D, Turner J, O'Donnell M, Kuriyan J, Structura cristalină a factorului de procesivitate ADN polimerază a bacteriofagului T4 , în J. Mol. Biol. , vol. 296, nr. 5, martie 2000, pp. 1215–23, DOI : 10.1006 / jmbi.1999.3511 , PMID 10698628 .
  12. ^ Steitz TA, Shamoo Y, Construirea unui replisom din piese care interacționează: clemă glisantă complexată la o peptidă din ADN polimerază și un complex de editare a polimerazei , în Cell , vol. 99, nr. 2, 1999, pp. 155–166, DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81647-5 , PMID 10535734 .

Bibliografie

  • Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R, Molecular Biology of the Gene , San Francisco, Pearson / Benjamin Cummings, 2004, ISBN 0-8053-4635-X .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Biologie Portalul de biologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_clamp&oldid=118752014 ”