ДНК-полимераза V
| ДНК-полимераза V, субъединица C | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | umuC | ||
| Входить | 946359 | ||
| RefSeq (защита) | НП_415702.1 | ||
| ЮниПрот | P04152 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 2.7.7.7 | ||
| хромосома | геном: 1,23 - 1,23 Мб | ||
| |||
| ДНК-полимераза V, субъединица D | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | умуД | ||
| Входить | 945746 | ||
| RefSeq (защита) | НП_415701.1 | ||
| ЮниПрот | P0AG11 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 3.4.21.- | ||
| хромосома | геном: 1,23 - 1,23 Мб | ||
| |||
ДНК-полимераза V ( Pol V ) представляет собой фермент -полимеразу, участвующий в механизмах репарации ДНК у бактерий, таких как Escherichia coli . Он состоит из гомодимера UmuC UmuD' и мономера , образующих белковый комплекс UmuD'2C. [ 1 ] Он является частью Y-семейства ДНК-полимераз, которые способны осуществлять синтез ДНК-трансформации (TLS). [ 2 ] Транслезионные полимеразы обходят повреждения ДНК во время репликации ДНК - если повреждение не устранить или не обойти, репликационная вилка может остановиться и привести к гибели клеток. [ 3 ] Однако Y-полимеразы имеют низкую точность последовательности во время репликации (склонны добавлять неправильные нуклеотиды). Когда белки UmuC и UmuD' были впервые обнаружены в E. coli , считалось, что они являются агентами, которые ингибируют верную репликацию ДНК и приводят к высокой частоте мутаций в синтезе ДНК после воздействия УФ-света . [ 2 ] Полимеразная функция Pol V не была обнаружена до конца 1990-х годов, когда UmuC был успешно экстрагирован, а последующие эксперименты однозначно доказали, что UmuD'2C является полимеразой. Это открытие привело к обнаружению многих ортологов Pol V и открытию Y-семейства полимераз. [ 4 ]
Функция
[ редактировать ]Pol V действует как полимераза TLS (синтез ДНК трансфекции) в E. coli как часть SOS-ответа на повреждение ДНК. [ 4 ] Когда ДНК повреждена, обычные полимеразы синтеза ДНК не могут добавлять dNTP к вновь синтезированной цепи. ДНК-полимераза III (Pol III) представляет собой обычную ДНК-полимеразу E. coli . Поскольку Pol III не может добавить нуклеотиды к зарождающейся цепи ДНК, клетка подвергается риску коллапса репликационной вилки и гибели клетки. Функция Pol V TLS зависит от ассоциации с другими элементами SOS-ответа, и, что наиболее важно, транслезная активность Pol V тесно зависит от образования RecA . нуклеопротеиновых филаментов [ 5 ] Pol V может использовать TLS для поражений, которые блокируют репликацию или неправильно кодируют повреждения, которые изменяют основания и приводят к неправильному спариванию оснований . Однако он не может транслировать ошибки магистрального имени 5' → 3'. [ 6 ] У Pol V также отсутствует экзонуклеазная активность, что делает невозможным корректировку синтеза, что делает его подверженным ошибкам. [ 7 ]
SOS-ответ
[ редактировать ]SOS-ответ E. coli пытается смягчить эффект повреждающего стресса в клетке. Роль Pol V в реакции SOS, вызванной УФ-излучением, описывается следующим образом:
- Pol III останавливается на месте поражения.
- Хеликаза репликации ДНК DnaB продолжает расширять репликационную вилку, создавая сегменты одноцепочечной ДНК (оцДНК) перед очагом поражения.
- Белки, связывающие оцДНК (SSB), стабилизируют оцДНК.
- RecA рекрутируется и загружается в оцДНК с помощью RecFOR, заменяющего SSB. Образование нуклеопротеиновой нити RecA (RecA*).
- RecA действует через белки-медиаторы, активируя Pol V (см. «Регуляция»).
- Pol V получает доступ к 3'-OH возникающей цепи ДНК и вытягивает цепь за пределы места повреждения.
- Pol III возобновляет элонгацию. [ 8 ]
Регулирование
[ редактировать ]Pol V экспрессируется в клетке только во время SOS-ответа. Он очень жестко регулируется на разных уровнях экспрессии белка и с помощью разных механизмов, чтобы избежать его активности, за исключением случаев, когда это абсолютно необходимо для выживания клетки. [ 8 ] Строгая регуляция Pol V обусловлена его плохой точностью репликации. Pol V обладает высокой мутагенностью и используется в качестве крайней меры в механизмах восстановления ДНК. Таким образом, экспрессия комплекса UmuD'2C происходит через 45–50 минут после воздействия УФ-излучения. [ 6 ]
Транскрипционная регуляция
[ редактировать ]Транскрипция генов SOS-ответа отрицательно регулируется репрессором LexA . LexA связывается с промотором оперона UmuDC и ингибирует транскрипцию гена. [ 1 ] Повреждение ДНК в клетке приводит к образованию RecA*. RecA* взаимодействует с LexA и стимулирует его протеолитическую активность , что приводит к ауторасщеплению репрессора, освобождая оперон для транскрипции. Оперон UmuDC транскрибируется и транслируется в UmuC и UmuD. [ 5 ]
Посттрансляционная регуляция
[ редактировать ]Образование комплекса UmuD'2C ограничивается образованием UmuD' из UmuD. [ 7 ] UmuD состоит из полипептида со 139 аминокислотными остатками, которые образуют стабильную третичную структуру, однако его необходимо посттрансляционно модифицировать . для перехода в активную форму [ 1 ] UmuD обладает собственной протеолитической активностью, которая активируется RecA, он удаляет 24 аминокислоты на N-конце , превращая его в UmuD'. UmuD' может образовывать гомодимер и связываться с UmuC с образованием активного комплекса UmuD'2C. [ 5 ]
Функциональная регуляция
[ редактировать ]Комплекс UmuD'2C неактивен, если не связан с RecA*. Pol V напрямую взаимодействует с RecA* на 3'-конце нуклеопротеиновой нити; это место зарождающейся цепи ДНК, где Pol V возобновляет синтез ДНК . [ 8 ] Кроме того, было показано, что путь REV1 /REV3L/REV7 необходим для синтеза TLS, опосредованного ДНК-полимеразой V. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Саттон, доктор медицинских наук, Уокер Г.К. (июль 2001 г.). «Управление ДНК-полимеразами: координация репликации ДНК, репарации ДНК и рекомбинации ДНК» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (15): 8342–9. дои : 10.1073/pnas.111036998 . ПМК 37441 . ПМИД 11459973 .
- ^ Перейти обратно: а б Ян В. (февраль 2003 г.). «Репарация повреждений ДНК-полимеразы Y» . Современное мнение в области структурной биологии . 13 (1): 23–30. дои : 10.1016/S0959-440X(02)00003-9 . ПМИД 12581656 .
- ^ Гарретт Р.Х. (2013). Биохимия (1-е канадское изд.). Торонто: Нельсон Эдьюкейшн. п. 343. ИСБН 9780176502652 .
- ^ Перейти обратно: а б Гудман М.Ф., Вудгейт Р. (октябрь 2013 г.). «Транслезионные ДНК-полимеразы» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 5 (10): а010363. doi : 10.1101/cshperspect.a010363 . ПМК 3783050 . ПМИД 23838442 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ярош Д.Ф., Бенинг П.Дж., Коэн С.Е., Уокер Г.К. (февраль 2007 г.). «ДНК-полимеразы Y-семейства в Escherichia coli». Тенденции в микробиологии . 15 (2): 70–7. дои : 10.1016/j.tim.2006.12.004 . hdl : 1721.1/70041 . ПМИД 17207624 .
- ^ Перейти обратно: а б Патель М., Цзян К., Вудгейт Р., Кокс М.М., Гудман М.Ф. (июнь 2010 г.). «Новая модель SOS-индуцированного мутагенеза: как белок RecA активирует ДНК-полимеразу V» . Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 45 (3): 171–84. дои : 10.3109/10409238.2010.480968 . ПМК 2874081 . ПМИД 20441441 .
- ^ Перейти обратно: а б Ян В. (май 2014 г.). «Обзор ДНК-полимераз Y-семейства и тематическое исследование ДНК-полимеразы человека η» . Биохимия . 53 (17): 2793–803. дои : 10.1021/bi500019s . ПМК 4018060 . ПМИД 24716551 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фукс Р.П., Фуджи С. (декабрь 2013 г.). «Синтез транслезной ДНК и мутагенез у прокариот» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 5 (12): а012682. doi : 10.1101/cshperspect.a012682 . ПМЦ 3839610 . ПМИД 24296168 .
- ^ Доулс Дж., Оливер Т.Г., Кэмерон Э.Р., Сюй Дж., Джекс Т., Уокер Г.К., Хеманн М.Т. (ноябрь 2010 г.). «Подавление Rev3, каталитической субъединицы Pol{zeta}, повышает чувствительность лекарственно-устойчивых опухолей легких к химиотерапии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (48): 20786–91. дои : 10.1073/pnas.1011409107 . ПМЦ 2996428 . ПМИД 21068376 .
