Back to chapter

7.5:

Транслезионные ДНК-полимеразы

JoVE Core
Molecular Biology
This content is Free Access.
JoVE Core Molecular Biology
Translesion DNA Polymerases

Languages

Share

Во время репликации, скользящий зажим бета-субъединица в бактериях, или пролифилирующий антиген ядерных клеток-PCNA в эукариотах, пристёгивает”полимераза к ДНК по мере её движения вдоль цепи, катализируя синтез новой ДНК. Когда эта репликативная полимераза застревает на поврежденном основании или участке, специализированные ферменты ковалентно модифицируют этот скользящий зажим путем добавления убиквитин, или белков СУМО. Это изменение запускает релиз репликативной полимеразы и набор специальной полимеразы, так называемой трансранслезионной ДНК-полимеразы или TLS-полимеразы, к поврежденному участку путём взаимодействия с зажимом.Далее, TLS-полимераза вставляет нуклеотид через поврежденную площадку в процессе, который называется синтезом транслезионной ДНК. Как только зарождающаяся цепочка ДНК выходит за пределы области поражения, химическая модификация отсоединяется от зажима. И TLS-полимераза подменяется клеточной репликативной ДНК-полимеразой.С привязкой репликативной полимеразы, точная репликация ДНК возобновляется. В отличие от ремонта повреждений, там нет восстановления исходной последовательности ДНК и повреждение, или поражение, будет по-прежнему присутствовать в ДНК. Поэтому, данный феномен описывается как переносимость повреждений.Во время репликации некоторые TLS-полимеразы могут добавлять правильные нуклеотиды в новую цепь случайно, другие могут быть подвержены ошибкам, которые приводят к росту числа мутаций. Тип поражения часто определяет точность полимеразы. Например, когда ошибка на сайте АР, нет кодирующей информации, чтобы полимераза добавила правильный нуклеотид во время репликации.В археях, полимеразае Dpo4 предпочтительно добавляет аденин напротив сайта АР.Но другие полимеразы могут исправить похожие поражения различными способами.

7.5:

Транслезионные ДНК-полимеразы

Транслезионные (TLS – синтез «сквозь повреждение») полимеразы восстанавливают застопорившиеся ДНК-полимеразы на участках поврежденных оснований, заменяя репликативную полимеразу и вставляя нуклеотиды на поврежденном участке. Таким образом, TLS дает клетке дополнительное время для восстановления повреждений, прежде чем возобновить нормальную репликацию ДНК.

TLS-полимеразы встречаются во всех трёх доменах живого — археях, бактериях и эукариотах. Из различных классов TLS полимераз члены семейства Y оснащены специализированными структурами, оптимизированными для выполнения TLS синтеза ДНК.

Несмотря на на общее структурное сходство, полимеразы семейства Y отличаются от репликативных полимераз определенными ключевыми сторонами, позволяющими им выполнять TLS. Полимеразы семейства Y не имеют собственного домена 3′-к-5′-экзонуклеазы, имеющегося у репликативных ДНК-полимераз, который позволяет им редактировать вновь реплицированную нить. Другим ключевым отличием является более крупный и более открытый активный центр TLS-полимераз семейства Y, который может соответствовать объемным химически модифицированным основаниям, включая ковалентно связанные основания в димере тимин-тимин.

Во время TLS синтеза ДНК TLS-полимеразы должны продлить цепь дальше вставки на месте поврежденного сайта. Если репликативная полимераза займет свое место сразу после того, как TLS-полимераза вставит основание, то 3’-к-5’-экзонуклеазная корректирующая активность репликативной полимеразы распознает и удалит вставленное основание. Протяженность удлинения, проводимого TLS-полимеразой, зависит от выбранного пути. Для немутагенного пути число вставленных нуклеотидов может равняться 5, в то время как для пути со сдвигом рамки считывания длина вставки будет 4 нуклеотида.

Suggested Reading

  1. Goodman, Myron F., and Roger Woodgate. "Translesion DNA polymerases." Cold Spring Harbor perspectives in biology 5, no. 10 (2013): a010363.