Вид сверху и сбоку
гомотримеров скользящего зажима
PCNA человека (цвет радуги,
N-конец = синий,
C-конец = красный) с двухцепочечной
ДНК, смоделированной через центральную пору (пурпурный).
Крио-ЭМ структура ДНК-связанного процессивного комплекса PolD – PCNA
Структурная основа связывания ДНК комплексом PolD – PCNA
Зажим ДНК , также известный как скользящий зажим или бета-зажим, является белковым комплексом , который служит в качестве процессивности -promoting фактора в репликации ДНК . Как критический компонент холофермента ДНК-полимеразы III , фиксирующий белок связывает ДНК-полимеразу и предотвращает диссоциацию этого фермента от цепи ДНК- матрицы . Белок-белковые взаимодействия зажим-полимераза сильнее и специфичнее, чем прямые взаимодействия между полимеразой и цепью матричной ДНК; поскольку одной из стадий, ограничивающих скорость реакции синтеза ДНК, является ассоциация полимеразы с ДНК-матрицей, наличие скользящего зажима резко увеличивает количество нуклеотидов, которые полимераза может добавить к растущей цепи за одно событие ассоциации. Наличие зажима ДНК может увеличить скорость синтеза ДНК до 1000 раз по сравнению с непроцессорной полимеразой.
Состав
Зажимная складка ДНК представляет собой белок α + β, который собирается в мультимерную структуру, которая полностью окружает двойную спираль ДНК по мере того, как полимераза добавляет нуклеотиды к растущей цепи. Зажим ДНК собирается на ДНК в вилке репликации и «скользит» по ДНК вместе с продвигающейся полимеразой, чему способствует слой молекул воды в центральной поре зажима между ДНК и поверхностью белка. Из-за тороидальной формы собранного мультимера зажим не может отделиться от цепи шаблона, не разделившись также на мономеры .
Зажимная складка ДНК встречается у бактерий , архей , эукариот и некоторых вирусов . У бактерий скользящий зажим представляет собой гомодимер, состоящий из двух идентичных бета-субъединиц ДНК-полимеразы III, и поэтому его называют бета-зажимом. У архей и эукариот это тример, состоящий из трех молекул PCNA . Т4 бактериофаг также использует скользящий зажим, называемый gp45 , который представляет собой тример аналогичен по структуре PCNA , но испытывает недостаток гомологии последовательностей либо PCNA или бактериальной бета - зажим.
Бактериальный
Бета - зажим является специфическим зажимом ДНК и субъединица ДНК - полимеразы III , Голоэнзит найдена у бактерий. Две бета-субъединицы собираются вокруг ДНК за счет гамма-субъединицы и гидролиза АТФ; эта сборка называется прединициативным комплексом . После сборки вокруг ДНК сродство бета-субъединиц к гамма-субъединице заменяется сродством к альфа- и эпсилон-субъединицам, которые вместе создают полный холофермент. ДНК-полимераза III - это первичный ферментный комплекс, участвующий в репликации прокариотической ДНК .
Гамма-комплекс ДНК-полимеразы III, состоящий из субъединиц γδδ'χψ, катализирует АТФ до шаперона двух бета-субъединиц для связывания с ДНК. После связывания с ДНК бета-субъединицы могут свободно скользить по двухцепочечной ДНК. Бета-субъединицы, в свою очередь, связывают комплекс полимеразы αε. Субъединица α обладает активностью ДНК-полимеразы, а субъединица ε представляет собой 3'-5'- экзонуклеазу .
Бета-цепь бактериальной ДНК-полимеразы III состоит из трех топологически эквивалентных доменов ( N-концевого , центрального и C-концевого ). Две молекулы бета-цепи тесно связаны, образуя замкнутое кольцо, окружающее дуплексную ДНК.
| ДНК-полимераза III, бета-цепь |
|---|
|
| Условное обозначение |
DNA_polIII_beta |
| Pfam |
PF00712 |
| ИнтерПро |
IPR001001 |
| УМНЫЙ |
SM00480 |
| SCOP2 |
2пол / СФЕРА / СУПФАМ
|
|
|
Pfam
|
структуры / ECOD
|
| PDB |
RCSB PDB ; PDBe ; PDBj
|
| PDBsum |
краткое изложение структуры |
| PDB |
1jqj , 1jql , 1mmi , 1ok7 , 1unn , 1vpk , 2pol , 3bep , 3d1e , 3d1f , 3d1g |
|
|
Как мишень для наркотиков
Некоторые НПВП (карпрофен, бромфенак и ведапрофен) демонстрируют некоторое подавление репликации бактериальной ДНК за счет ингибирования зажима бактериальной ДНК.
Эукариот
Скользящий зажим у эукариот собирается из определенной субъединицы дельта ДНК-полимеразы, называемой ядерным антигеном пролиферирующих клеток ( PCNA ). В N-концевые и С-концевые домены PCNA топологический идентичны. Три молекулы PCNA тесно связаны, образуя замкнутое кольцо, охватывающее дуплекс ДНК.
Последовательность PCNA хорошо сохраняется у растений, животных и грибов, что указывает на сильное избирательное давление для сохранения структуры и предполагает, что этот тип механизма репликации ДНК сохраняется у эукариот. Гомологи PCNA были также идентифицированы у архей ( Euryarchaeota и Crenarchaeota ), в вирусе 1 Paramecium bursaria Chlorella (PBCV-1) и в вирусах ядерного полиэдроза .
Популярный
Белок субъединицы скользящего зажима вируса gp45 содержит два домена. Каждый домен состоит из двух альфа-спиралей и двух бета-листов - складка дублирована и имеет внутреннюю псевдодвойную симметрию. Три молекулы gp45 тесно связаны, образуя замкнутое кольцо, окружающее дуплекс ДНК.
сборка
Скользящие зажимы загружаются на связанные с ними цепи матрицы ДНК с помощью специализированных белков, известных как « загрузчики скользящих зажимов », которые также разбирают зажимы после завершения репликации. Сайты связывания этих белков-инициаторов перекрываются с сайтами связывания ДНК-полимеразы, поэтому зажим не может одновременно связываться с загрузчиком зажима и с полимеразой. Таким образом, зажим не будет активно разбираться, пока полимераза остается связанной. Зажимы ДНК также связаны с другими факторами, участвующими в гомеостазе ДНК и генома, такими как факторы сборки нуклеосом , лигазы фрагментов Окадзаки и белки репарации ДНК . Все эти белки также имеют общий сайт связывания на зажиме ДНК, который перекрывается с сайтом загрузчика зажима, гарантируя, что зажим не будет удален, пока какой-либо фермент все еще работает с ДНК. Активность загрузчика зажимов требует гидролиза АТФ, чтобы «закрыть» зажим вокруг ДНК.
использованная литература
дальнейшее чтение
-
Уотсон Дж. Д., Бейкер Т. А., Белл С. П., Ганн А., Левин М., Лосик Р. (2004). Молекулярная биология гена . Сан-Франциско: Пирсон / Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-8053-4635-0.
внешние ссылки
