✖


Jump to content

зажим ДНК

Виды сверху и сбоку гомотримера скользящего человека зажима PCNA (радужный цвет, N-конец = синий, С-конец = красный) с двухцепочечной ДНК, смоделированной через центральную пору (пурпурный). [1]
Крио-ЭМ структура ДНК-связанного процессивного комплекса PolD–PCNA
Структурная основа связывания ДНК комплексом PolD–PCNA

Зажим ДНК , также известный как скользящий зажим , представляет собой белковый комплекс , который служит процессивности фактором, способствующим репликации ДНК . Являясь критическим компонентом голофермента ДНК-полимеразы III , белок-зажим связывается с ДНК-полимеразой и предотвращает диссоциацию этого фермента от цепи матричной ДНК . зажим-полимераза Белко-белковые взаимодействия более сильные и специфичные, чем прямые взаимодействия между полимеразой и цепью матричной ДНК; поскольку одним из этапов, ограничивающих скорость реакции синтеза ДНК, является ассоциация полимеразы с матрицей ДНК, 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 непроцессивной полимеразой. [2]

Структура

[ редактировать ]

Зажим ДНК представляет собой белок α+β , который собирается в мультимерную кольцевую структуру из шести доменов, которая полностью окружает двойную спираль ДНК, когда полимераза добавляет нуклеотиды к растущей цепи. [3] Каждый домен, в свою очередь, состоит из двух структурных повторов β-α-β-β-β. [4] Зажим ДНК собирается на ДНК в репликационной вилке и «скользит» вдоль 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 нити матрицы без диссоциации на мономеры .

Зажимная складка ДНК обнаружена 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. В архее [5] и у эукариотов это тример, состоящий из трех молекул PCNA . Бактериофаг Т4 также использует скользящий зажим, называемый gp45, который представляет собой тример, аналогичный по структуре PCNA, но не имеющий гомологии последовательности ни с PCNA, ни с бактериальным бета-зажимом. [3]

Таксон Белок скользящего зажима Мультимерное состояние Связанная полимераза
Бактерии бета-субъединица pol III димер ДНК-полимераза III
Архея архейный PCNA тример ПолД
Эукариот ПКНА тример ДНК-полимераза дельта
Каудовирал ИПР004190 тример Фаговая полимераза (например, Т4)
Герпесвирусы коэффициент процессивности без фиксации мономер Кодируемая вирусом полимераза

Бактериальный

[ редактировать ]
Субъединица бета ДНК-полимеразы III
Кристаллографическая структура димерной бета-субъединицы ДНК - полимеразы E. coli . [6]
Идентификаторы
Организм кишечная палочка
Символ ДНК
Входить 948218
ПДБ 1ММИ
RefSeq (защита) НП_418156
ЮниПрот P0A988
Другие данные
Номер ЕС 2.7.7.7
хромосома MG1655: 3,88 - 3,88 Мб
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Бета - зажим представляет собой специфический зажим ДНК и субъединицу голофермента ДНК-полимеразы III, обнаруженного у бактерий. Две бета-субъединицы собираются вокруг ДНК за счет гамма-субъединицы и гидролиза АТФ; эта сборка называется прединициационным комплексом . После сборки вокруг ДНК сродство бета-субъединиц к гамма-субъединице заменяется сродством к альфа- и эпсилон-субъединицам, которые вместе создают полный голофермент. [7] [8] [9] ДНК-полимераза III — основной ферментный комплекс, участвующий в прокариот репликации ДНК .

Гамма-комплекс ДНК-полимеразы III, состоящий из субъединиц γδδ'χψ, катализирует АТФ , образуя шаперон 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 αε-полимеразы. Субъединица α обладает ДНК-полимеразной активностью, а субъединица ε представляет собой 3’-5’ экзонуклеазу . [9]

Бета-цепь бактериальной ДНК-полимеразы III состоит из трех топологически эквивалентных доменов ( N-концевого , центрального и С-концевого ). Две молекулы бета-цепи тесно связаны, образуя замкнутое кольцо, окружающее дуплекс ДНК.

ДНК-полимераза III, бета-цепь (цельный белок)
Идентификаторы
Символ DNA_polIII_beta
ИнтерПро ИПР001001
УМНЫЙ SM00480
СКОП2 2пол / СКОПе / СУПФАМ
Доступные белковые структуры:
Pfam   
PDB1jqj​, 1jql​, 1mmi​, 1ok7​, 1unn​, 1vpk​, 2pol​, 3bep​, 3d1e​, 3d1f​, 3d1g​
ДНК-полимераза III, бета-цепь,
N-терминал
Идентификаторы
Символ DNA_pol3_beta
Пфам PF00712
ИнтерПро ИПР022634
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
ДНК-полимераза III, бета-цепь,
центральный
Идентификаторы
Символ DNA_pol3_beta_2
Пфам PF02767
ИнтерПро ИПР022637
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
ДНК-полимераза III, бета-цепь,
C-терминал
Идентификаторы
Символ DNA_pol3_beta_3
Пфам PF02768
ИнтерПро ИПР022635
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

Как мишень для наркотиков

[ редактировать ]

Некоторые НПВП (карпрофен, бромфенак и ведапрофен) вызывают некоторое подавление репликации бактериальной ДНК за счет ингибирования зажима бактериальной ДНК. [10]

Эукариотические и архейные

[ редактировать ]
ядерный антиген пролиферирующих клеток
Собранный зажим ДНК человека, тример человеческого белка PCNA . [11]
Идентификаторы
Символ ПКНА
ген NCBI 5111
HGNC 8729
МОЙ БОГ 176740
ПДБ 1axc
RefSeq НМ_002592
ЮниПрот P12004
Другие данные
Номер ЕС 2.7.7.7
Локус Хр. 20 птер-п12
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Скользящий зажим у эукариот собран из специфической субъединицы ДНК-полимеразы дельта, называемой ядерным антигеном пролиферирующей клетки ( PCNA ). N -концевой и C-концевой домены PCNA топологически идентичны. Три молекулы PCNA тесно связаны, образуя замкнутое кольцо, окружающее дуплекс ДНК.

Последовательность PCNA хорошо консервативна у растений, животных и грибов, что указывает на сильное селективное давление в пользу сохранения структуры и позволяет предположить, что этот тип механизма репликации ДНК консервативен у эукариот. [12] [13] У эукариот гомологичный гетеротримерный «зажим 9-1-1», состоящий из RAD9 – RAD1 – HUS1 (911), отвечает за контроль контрольных точек повреждения ДНК. [14] Этот зажим 9-1-1 прикрепляется к ДНК в противоположном направлении. [15]

Археи , вероятные эволюционные предшественники эукариот, также повсеместно имеют по крайней мере один ген PCNA. Это кольцо PCNA работает с PolD , единственной эукариотической ДНК-полимеразой архей, ответственной за множество функций — от репликации до восстановления. Некоторые необычные виды имеют два или даже три гена PCNA, образующие гетеротримеры или отдельные специализированные гомотримеры. [16] Археоны также имеют общий с эукариотами мотив PIP (PCNA-взаимодействующий белок), но обнаружено более широкое разнообразие таких белков, выполняющих различные функции. [17]

PCNA также присваивается некоторыми вирусами. Род гигантских вирусов Chlorovirus , представителем которого является PBCV-1, несет в своем геноме два гена PCNA ( Q84513 , O41056 ) и ДНК-полимеразу эукариотического типа. [18] Члены Baculoviridae также кодируют гомолог PCNA ( P11038 ). [19]

Ядерный антиген пролиферирующих клеток, N-концевой домен
Идентификаторы
Символ PCNA_N
Пфам PF00705
ИнтерПро IPR000730
PROSITE PDOC00265
СКОП2 1плк / СКОПе / СУПФАМ
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
PDB1axc​C:1–125 1ge8​A:3–92 1isq​A:3–92 1iz4​A:3–92 1iz5​A:3–92 1plq​ :1–125 1plr​ :1–125 1rwz​A:1–114 1rxm​A:1–114 1rxz​A:1–114 1u76​C:1–125 1u7b​A:1–125 1ud9​C:11–100 1ul1​A:1–125 1vyj​G:1–125 1vym​C:1–125 1w60​B:1–125
Ядерный антиген пролиферирующих клеток, С-концевой домен
Идентификаторы
Символ PCNA_C
Пфам PF02747
ИнтерПро IPR000730
PROSITE PDOC00265
СКОП2 1плк / СКОПе / СУПФАМ
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
PDB1axc​C:127–254 1ge8​A:203–246 1isq​A:203–246 1iz4​A:203–246 1iz5​A:203–246 1plq​ :127–254 1plr​ :127–254 1rwz​A:121–241 1rxm​A:121–241 1rxz​A:121–241 1u76​C:127–254 1u7b​A:127–254 1ud9​C:200–243 1ul1​A:127–254 1vyj​G:127–254 1vym​C:127–254 1w60​B:127–254

Каудовирусный

[ редактировать ]
Дополнительный белок 45 ДНК-полимеразы
Кристаллографическая структура тримерного скользящего зажима gp45 бактериофага Т4 . [20]
Идентификаторы
Организм Фаг энтеробактерий Т4
Символ gp45
Входить 1258821
ПДБ 1 чешский доллар
RefSeq (защита) НП_049666
ЮниПрот P04525
Другие данные
Номер ЕС 2.7.7.7
хромосома 1: 0,03 - 0,03 Мб
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

Вирусный белок субъединицы скользящего зажима gp45 содержит два домена. Каждый домен состоит из двух альфа-спиралей и двух бета-листов — складка дублирована и имеет внутреннюю псевдодвойную симметрию. [21] Три молекулы gp45 тесно связаны, образуя замкнутое кольцо, окружающее дуплекс ДНК.

Скользящий зажим Gp45, N-терминал
Идентификаторы
Символ DNA_pol_proc_fac
Пфам PF02916
ИнтерПро ИПР004190
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
PDB1b77​ 1b8h​ 1czd​
Скользящий зажим Gp45, C-терминал
Идентификаторы
Символ Gp45_slide_clamp_C
Пфам PF09116
ИнтерПро ИПР015200
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
PDB1b77​ 1b8h​ 1czd​

Герпесвирусный

[ редактировать ]

Некоторые представители Herpesviridae кодируют белок, который имеет складку ДНК-зажима, но не образует кольцевой зажим. Однако двухдоменный белок связывается с вирусной ДНК-полимеразой, а также повышает процессивность. [22] Поскольку он не образует кольца, ему не требуется зажим-загрузчик для прикрепления к ДНК. [23]

Фактор процессивности ДНК-полимеразы ( HSV UL42, Alphaherpesvirus)
Идентификаторы
Символ Герпес_UL42
Пфам PF02282
ИнтерПро ИПР003202
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
Дополнительный белок полимеразы герпесвируса (бетагерпесвирус)
Идентификаторы
Символ Герпес_ПАП
Пфам PF03325
ИнтерПро ИПР004997
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary
Дополнительный фактор репликации ДНК герпеса (гаммагерпесвирус)
Идентификаторы
Символ Herpes_DNAp_acc
Пфам PF04929
ИнтерПро ИПР007013
Доступные белковые структуры:
Pfam  structures / ECOD  
PDBRCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsumstructure summary

Сборка

[ редактировать ]

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 нуклеосом факторы сборки , лигазы фрагмента Оказаки 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.

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ ПДБ : 1W60 ; Контопидис Г., Ву С.Ю., Желева Д.И., Тейлор П., Макиннес С., Лейн Д.П. и др. (февраль 2005 г.). «Структурные и биохимические исследования ядерных антигенных комплексов пролиферирующих клеток человека дают обоснование для ассоциации циклина и разработки ингибиторов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (6): 1871–1876. дои : 10.1073/pnas.0406540102 . ПМК   548533 . ПМИД   15681588 .
  2. ^ Мизрахи В., Анри Р.Н., Марлье Дж.Ф., Джонсон К.А., Бенкович С.Дж. (июль 1985 г.). «Стадии, ограничивающие скорость реакции ДНК-полимеразы I». Биохимия . 24 (15): 4010–4018. дои : 10.1021/bi00336a031 . ПМИД   3902078 .
  3. ^ Jump up to: а б Брук I, О'Доннелл М (2001). «Семейство полимеразных скользящих зажимов кольцевого типа» . Геномная биология . 2 (1): ОБЗОРЫ3001. doi : 10.1186/gb-2001-2-1-reviews3001 . ПМК   150441 . ПМИД   11178284 .
  4. ^ Нойвальд А.Ф., Полексич А. (сентябрь 2000 г.). «Поиск PSI-BLAST с использованием скрытых марковских моделей структурных повторов: предсказание необычного скользящего зажима ДНК и бета-пропеллеров в поврежденном УФ-излучением ДНК-связывающем белке» . Исследования нуклеиновых кислот . 28 (18): 3570–3580. дои : 10.1093/нар/28.18.3570 . ПМЦ   110734 . ПМИД   10982878 .
  5. ^ Мацумия С., Исино Ю., Морикава К. (январь 2001 г.). «Кристаллическая структура скользящего зажима ДНК архей: ядерный антиген пролиферирующих клеток Pyrococcus Furiosus» . Белковая наука . 10 (1): 17–23. дои : 10.1110/ps.36401 . ПМК   2249843 . PMID   11266590 .
  6. ^ PDB : 1MMI ; Окли А.Дж., Проселков П., Вейффельс Г., Бек Дж.Л., Уилс М.К., Диксон Н.Е. (июль 2003 г.). «Гибкость, проявляемая кристаллической структурой 1,85 А бета-субъединицы скользящего зажима ДНК-полимеразы III Escherichia coli» (PDF) . Акта Кристаллографика. Раздел D. Биологическая кристаллография . 59 (Часть 7): 1192–1199. Бибкод : 2003AcCrD..59.1192O . дои : 10.1107/S0907444903009958 . ПМИД   12832762 .
  7. ^ Левин Б. (1997). Гены VI . Оксфорд [Оксфордшир]: Издательство Оксфордского университета. стр. 484–7. ISBN  978-0-19-857779-9 .
  8. ^ Ленингер А.Л. (1975). Биохимия: молекулярные основы структуры и функций клеток . Нью-Йорк: Издательство Worth. стр. 894 . ISBN  978-0-87901-047-8 .
  9. ^ Jump up to: а б Стукенберг П.Т., Стадвелл-Вон П.С., О'Доннелл М. (июнь 1991 г.). «Механизм скользящего бета-зажима голофермента ДНК-полимеразы III» . Журнал биологической химии . 266 (17): 11328–11334. дои : 10.1016/S0021-9258(18)99166-0 . ПМИД   2040637 .
  10. ^ Инь З, Ван И, Уиттелл ЛР, Джергич С, Лю М, Гарри Э и др. (апрель 2014 г.). «Репликация ДНК является мишенью антибактериального действия нестероидных противовоспалительных препаратов» . Химия и биология . 21 (4): 481–487. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.02.009 . ПМИД   24631121 .
  11. ^ PDB : 1AXC ; Гулбис Дж. М., Кельман З., Гурвиц Дж., О'Доннелл М., Куриян Дж. (октябрь 1996 г.). «Структура С-концевой области p21 (WAF1/CIP1) в комплексе с PCNA человека» . Клетка . 87 (2): 297–306. дои : 10.1016/S0092-8674(00)81347-1 . ПМИД   8861913 . S2CID   17461501 .
  12. ^ Сузука И., Хата С., Мацуока М., Косуги С., Хашимото Дж. (январь 1991 г.). «Высококонсервативная структура гена ядерного антигена пролиферирующих клеток (вспомогательного белка ДНК-полимеразы дельта) у растений» . Европейский журнал биохимии . 195 (2): 571–575. дои : 10.1111/j.1432-1033.1991.tb15739.x . ПМИД   1671766 .
  13. ^ Маршалл А.С., Крокер А.Дж., Мюррей Л.А., Гронтос К., Раджапакша Х., Вегенер К.Л., Брюнинг Дж.Б. (март 2017 г.). «Структура скользящего зажима грибкового патогена Aspergillus fumigatus (AfumPCNA) и взаимодействие с p21 человека» . Журнал ФЭБС . 284 (6): 985–1002. дои : 10.1111/февраль 14035 . ПМИД   28165677 .
  14. ^ Майка Дж., Burgers PM (2004). «Семейства зажимов ДНК и загрузчиков зажимов PCNA-RFC». Прогресс в исследованиях нуклеиновых кислот и молекулярной биологии . 78 : 227–260. дои : 10.1016/S0079-6603(04)78006-X . ISBN  9780125400787 . ПМИД   15210332 .
  15. ^ Чжэн Ф., Джорджеску Р.Э., Яо Нью-Йорк, О'Доннелл М.Э., Ли Х (апрель 2022 г.). «ДНК загружается через зажим контрольной точки ДНК 9-1-1 в направлении, противоположном зажиму PCNA» . Структурная и молекулярная биология природы . 29 (4): 376–385. дои : 10.1038/s41594-022-00742-6 . ПМК   9010301 . ПМИД   35314830 .
  16. ^ Пан М., Кельман Л.М., Кельман З. (январь 2011 г.). «Архейные белки PCNA». Труды Биохимического общества . 39 (1): 20–24. дои : 10.1042/bst0390020 . ПМИД   21265741 .
  17. ^ MacNeill SA (август 2016 г.). «PCNA-связывающие белки у архей: новая функциональность за пределами консервативного ядра» . Современная генетика . 62 (3): 527–532. дои : 10.1007/s00294-016-0577-3 . ПМЦ   4929162 . ПМИД   26886233 .
  18. ^ Ван Эттен Дж.Л., Агаркова И.В., Дуниган Д.Д. (декабрь 2019 г.). «Хлоровирусы» . Вирусы . 12 (1): 20. дои : 10.3390/v12010020 . ПМК   7019647 . ПМИД   31878033 .
  19. ^ Фу Ю, Ван Р., Лян А. (июнь 2018 г.). «Функциональный анализ Ac-PCNA и Sf-PCNA во время процесса заражения множественным нуклеополигедровирусом Autographa California». Молекулярная и клеточная биохимия . 443 (1–2): 57–68. дои : 10.1007/s11010-017-3210-y . ПМИД   29075988 . S2CID   9507736 .
  20. ^ PDB : 1CZD ; Моарефи И., Джерузалми Д., Тернер Дж., О'Доннелл М., Куриян Дж. (март 2000 г.). «Кристаллическая структура фактора процессивности ДНК-полимеразы бактериофага Т4». Журнал молекулярной биологии . 296 (5): 1215–1223. дои : 10.1006/jmbi.1999.3511 . ПМИД   10698628 .
  21. ^ Шаму Ю., Стейц Т.А. (октябрь 1999 г.). «Построение реплисомы из взаимодействующих частей: комплекс скользящего зажима с пептидом из ДНК-полимеразы и комплексом редактирования полимеразы» . Клетка . 99 (2): 155–166. дои : 10.1016/S0092-8674(00)81647-5 . ПМИД   10535734 . S2CID   18103622 .
  22. ^ Зуккола HJ, Filman DJ, Коэн DM, Хогл JM (февраль 2000 г.). «Кристаллическая структура необычного фактора процессивности, вируса простого герпеса UL42, связанного с С-концом родственной ему полимеразы» . Молекулярная клетка . 5 (2): 267–278. дои : 10.1016/S1097-2765(00)80422-0 . ПМИД   10882068 .
  23. ^ Нойвальд А.Ф., Полексич А. (сентябрь 2000 г.). «Поиск PSI-BLAST с использованием скрытых марковских моделей структурных повторов: предсказание необычного скользящего зажима ДНК и бета-пропеллеров в поврежденном УФ-излучением ДНК-связывающем белке» . Исследования нуклеиновых кислот . 28 (18): 3570–3580. дои : 10.1093/нар/28.18.3570 . ПМЦ   110734 . ПМИД   10982878 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Викискладе есть медиафайлы, связанные с зажимами ДНК .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_clamp&oldid=1212928893"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 82d8f6da158f5e0af19fc1e292cf1c26__1710043440
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/82/26/82d8f6da158f5e0af19fc1e292cf1c26.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
DNA clamp - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)