Корректура (биология)
Термин «корректура» используется в генетике для обозначения процессов исправления ошибок, впервые предложенных Джоном Хопфилдом и Жаком Нинио , которые участвуют в репликации ДНК , специфичности иммунной системы и распознавании фермент-субстрата среди многих других процессов, требующих повышенной специфичности. Механизмы корректуры Хопфилда и Нинио представляют собой неравновесные активные процессы, потребляющие АТФ для повышения специфичности различных биохимических реакций.
У бактерий все три ДНК-полимеразы (I, II и III) обладают способностью корректировать, используя экзонуклеазы активность 3' → 5'. Когда распознается неправильная пара оснований, ДНК-полимераза меняет свое направление на одну пару оснований ДНК и вырезает несовпадающее основание. После удаления основания полимераза может повторно вставить правильное основание, и репликация может продолжиться.
У эукариот только полимеразы, отвечающие за удлинение (дельта и эпсилон), обладают корректирующей способностью (3' → 5' экзонуклеазная активность). [1]
Корректура также происходит при трансляции мРНК для синтеза белка . [2] В этом случае одним из механизмов является высвобождение любой неправильной аминоацил-тРНК перед образованием пептидной связи . [3]
Степень корректуры при репликации ДНК определяет скорость мутаций и различна у разных видов. [4] Например, потеря корректуры из-за мутаций в гене ДНК-полимеразы эпсилон приводит к гипермутированному генотипу с> 100 мутациями на Моснование ДНК при колоректальном раке человека. [5]
Степень корректуры в других молекулярных процессах может зависеть от эффективного размера популяции вида и количества генов, на которые влияет тот же механизм корректуры. [6]
ДНК-полимераза бактериофага Т4
[ редактировать ]Ген 43 бактериофага (фага) Т4 фага кодирует репликативный фермент ДНК-полимеразы . мутанты температурно-чувствительного ( ts ) гена 43 Были идентифицированы , которые имеют антимутаторный фенотип , то есть более низкую частоту спонтанных мутаций , чем у дикого типа. [7] Исследования одного из этих мутантов, tsB120 , показали, что ДНК-полимераза, специфицированная этим мутантом, копирует матрицы ДНК с более медленной скоростью, чем полимераза дикого типа. [8] Однако активность экзонуклеазы от 3' до 5' была не выше, чем у дикого типа. В ходе репликации ДНК соотношение нуклеотидов , перешедших к нуклеотидам, стабильно включенным во вновь образованную ДНК, у мутанта tsB120 в 10–100 раз выше , чем у дикого типа. [8] Было высказано предположение, что антимутаторный эффект можно объяснить как большей точностью отбора нуклеотидов, так и повышенной эффективностью удаления некомплементарных нуклеотидов (корректуры) полимеразой tsB120 .
Когда вирионы фага Т4 с ДНК-полимеразой гена 43 дикого типа подвергаются воздействию либо ультрафиолетового света, который приводит к повреждению димера циклобутан-пиримидина в ДНК, либо псоралена -плюс-света, который приводит к образованию пиримидиновых аддуктов, скорость мутаций увеличивается. Однако эти мутагенные эффекты ингибируются, когда синтез ДНК фага катализируется антимутаторной полимеразой tsCB120 или другой антимутаторной полимеразой, tsCB87 . [9] Эти данные показывают, что на уровень индукции мутаций в результате повреждения ДНК может сильно влиять функция корректуры ДНК-полимеразы гена 43.
Фермент для корректуры SARS-CoV-2
[ редактировать ]Возбудителем пандемии COVID-19 является коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2). Геном РНК-вируса SARS-CoV-2 кодирует комплекс репликации и транскрипции, многосубъединичную белковую машину, которая осуществляет репликацию и транскрипцию вирусного генома, процессы, необходимые для жизненного цикла вируса. Одним из белков, определенных геномом коронавируса, является неструктурный белок nsp14, который представляет собой экзорибонуклеазу 3’-5’ (ExoN). Этот белок находится в белковом комплексе nsp10-nsp14, который повышает точность репликации за счет корректировки синтеза РНК — активности, имеющей решающее значение для жизненного цикла вируса. [10] Кроме того, экзорибонуклеаза nsp14-ExoN, корректирующая коронавирус, необходима для поддержания генетической рекомбинации, возникающей во время инфекции. [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Молдавский, GL; Пфандер, Б.; Йентч, С. (2007). «PCNA, маэстро репликационной вилки» . Клетка . 129 (4): 665–679. дои : 10.1016/j.cell.2007.05.003 . ПМИД 17512402 . S2CID 3547069 .
- ^ Pharmamotion --> Ингибиторы синтеза белка: механизм действия аминогликозидов. Классификация агентов. Архивировано 12 марта 2010 г. в Wayback Machine. Автор: Флавио Гусман, 08.12.08.
- ^ Перевод: Синтез белка Джойс Дж. Диван. Политехнический институт Ренсселера. Проверено в октябре 2011 г. Архивировано 7 марта 2016 г. в Wayback Machine.
- ^ Дрейк, JW; Чарльзворт, Б; Чарльзуорт, Д; Кроу, Дж. Ф. (1998). «Темпы спонтанных мутаций» . Генетика . 148 (4): 1667–86. дои : 10.1093/генетика/148.4.1667 . ПМК 1460098 . ПМИД 9560386 .
- ^ Сеть Атласа генома рака; Бейнбридж; Чанг; Динь; Драммонд; Фаулер; Ковар; Льюис; Морган; Ньюшем; Рид; Сантибанес; Шинброт; Тревино; Ву; Ван; Гунаратне; Донхауэр; Крейтон; Уилер; Гиббс; Лоуренс; Воэт; Цзин; Цибульскис; Сиваченко; Стоянов; Маккенна; Лендер; и др. (2012). «Комплексная молекулярная характеристика рака толстой и прямой кишки человека» . Природа . 487 (7407): 330–7. Бибкод : 2012Natur.487..330T . дои : 10.1038/nature11252 . ПМК 3401966 . ПМИД 22810696 .
- ^ Раджон Э., Масел Дж. (2011). «Эволюция частоты молекулярных ошибок и последствия для эволюционности» . ПНАС . 108 (3): 1082–7. Бибкод : 2011PNAS..108.1082R . дои : 10.1073/pnas.1012918108 . ПМК 3024668 . ПМИД 21199946 .
- ^ Дрейк Дж.В., Аллен Э.Ф. (1968). «Антимутагенные ДНК-полимеразы бактериофага Т4». Холодный источник Harb Symp Quant Biol . 33 : 339–44. дои : 10.1101/sqb.1968.033.01.039 . ПМИД 5254574 .
- ^ Перейти обратно: а б Гиллин Ф.Д., Носсал Н.Г. (сентябрь 1976 г.). «Контроль частоты мутаций с помощью ДНК-полимеразы бактериофага Т4. I. Антимутаторная ДНК-полимераза CB120 дефектна при смещении цепи» . J Биол Хим . 251 (17): 5219–24. дои : 10.1016/S0021-9258(17)33149-6 . ПМИД 956182 .
- ^ Ярош Д.Б., Джонс В., муфтий С., Бернштейн С., Бернштейн Х. (апрель 1980 г.). «Ингибирование УФ-мутагенеза и псорален-плюс-света в фаге Т4 аллелями антимутаторной полимеразы гена 43». Фотохим Фотобиол . 31 (4): 341–350. дои : 10.1111/j.1751-1097.1980.tb02551.x . ПМИД 7384228 .
- ^ Лю С., Ши В., Беккер С.Т., Шац Д.Г., Лю Б., Ян Юй (сентябрь 2021 г.). «Структурная основа распознавания несовпадений с помощью корректирующего фермента SARS-CoV-2» . Наука . 373 (6559): 1142–6. Бибкод : 2021Sci...373.1142L . дои : 10.1126/science.abi9310 . ПМК 9836006 . ПМИД 34315827 .
- ^ Гриббл Дж., Стивенс Л.Дж., Агостини М.Л., Андерсон-Дэниелс Дж., Чаппелл Дж.Д., Лу Х, Прюйссерс А.Дж., Раут А.Л., Денисон М.Р. (январь 2021 г.). «Экзорибонуклеаза, корректирующая коронавирус, опосредует обширную вирусную рекомбинацию» . ПЛОС Патог . 17 (1): e1009226. дои : 10.1371/journal.ppat.1009226 . ПМЦ 7846108 . ПМИД 33465137 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Университет Айдахо. Корректура и восстановление ДНК
- «Коррекция ДНК-полимеразы ε и δ подавляет дискретные мутаторные и раковые фенотипы у мышей»
- Ценг, Шунь-Фу; Габриэль, Абрам; Тенг, Шу-Чун (2008). «Корректирующая активность ДНК-полимеразы Pol2 опосредует процессинг 3'-конца во время негомологичного соединения концов у дрожжей» . ПЛОС Генетика . 4 (4): e1000060. дои : 10.1371/journal.pgen.1000060 . ПМЦ 2312331 . ПМИД 18437220 .
 | Эта о генетике статья незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |