Obecná strukturaEditovat
Pol i funguje hlavně při opravě poškozené DNA. Pol I je součástí třídy alfa / beta protein superfamily protein, která se skládá z alfa a beta segmentů, které jsou rozptýleny v jakémkoli daném proteinu. E. coli DNA pol i se skládá ze čtyř domén se dvěma samostatnými enzymatickými aktivitami. Čtvrtá doména se skládá z exonuclease, že korekturu produkt DNA Pol i a je schopen odstranit všechny chyby spáchané Pol I. další tři oblasti společně pracovat na udržení DNA polymerázová aktivita.
e. coli bakterie obsahuje 5 rozdílných DNA polymerázy: DNA Pol I, DNA Pol II, DNA Pol III, DNA Pol IV a DNA Pol V. Eukaryotické buňky obsahují 5 různých DNA polymeráz α, β, γ, δ a ε. Eukaryotická DNA polymeráza β je nejvíce podobná DNA E. coli pol I, protože její hlavní funkce je spojena spíše s opravou DNA než replikací. DNA polymeráza β se používá hlavně při opravě bazické excize a opravě nukleotidů. Bylo identifikováno celkem 15 lidských DNA polymeráz.
Strukturální a funkční podobnost s jinými polymerasesEdit
V DNA replikace vedoucí řetězec DNA je průběžně rozšířena ve směru pohybu replikační vidličkou, vzhledem k tomu, že DNA zaostávající strand běží přerušovaně v opačném směru jako Okazaki fragmenty. DNA polymerázy také nemohou iniciovat řetězce DNA, takže musí být iniciovány krátkými RNA nebo segmenty DNA známými jako primery. Aby mohla polymerace DNA proběhnout, musí být splněny dva požadavky. Za prvé, všechny DNA polymerázy musí mít jak templátový řetězec, tak primerový řetězec. Na rozdíl od RNA nemohou DNA polymerázy syntetizovat DNA z templátového řetězce. Syntéza musí být zahájena krátkým segmentem RNA, známým jako RNA primer, syntetizovaným Primázou ve směru 5′ až 3′. K syntéze DNA pak dochází přidáním dNTP k 3 ‚ hydroxylové skupině na konci již existujícího řetězce DNA nebo RNA primeru. Za druhé, DNA polymerázy mohou přidávat nové nukleotidy do již existujícího řetězce pouze vodíkovou vazbou. Protože všechny DNA polymerázy mají podobnou strukturu, oni všichni sdílejí dva-metal ion-polymeráza katalyzuje mechanismus. Jeden z kovových iontů aktivuje primer 3 ‚hydroxylovou skupinu, která pak útočí na primární 5‘ fosfát dNTP. Druhý kovový iont stabilizuje záporný náboj odcházejícího kyslíku a následně chelatuje dvě vystupující fosfátové skupiny.
rentgenové struktury polymerázové domény všech DNA polymeráz se prý podobají struktuře pravé ruky člověka. Všechny DNA polymerázy obsahují tři domény. První doména, která je známá jako „doména prstů“, interaguje s dNTP a spárovanou základnou šablony. „Doména prstů“ také interaguje se šablonou, aby ji správně umístila na aktivní místo. Známá jako „Palmová doména“, druhá doména katalyzuje reakci přenosu fosforylové skupiny. Konečně třetí doména, která je známá jako „doména palce“, interaguje s dvouvláknovou DNA. Exonukleázová doména obsahuje vlastní katalytické místo a odstraňuje nesprávné báze. Mezi sedmi různými rodinami DNA polymeráz je“ palmová doména “ zachována v pěti z těchto rodin. „Doména prstů“ a „doména palce“ nejsou v každé rodině konzistentní kvůli různým prvkům sekundární struktury z různých sekvencí.
FunctionEdit
Pol I má čtyři enzymatické aktivity:
- 5’→3′ (dopředu) DNA-dependentní DNA polymerázovou aktivitu, vyžadující 3′ primer stránky a šablony pramen
- 3’→5′ (reverse) exonuclease činnost, která zprostředkovává korektury
- 5’→3′ (dopředu) exonuclease činnosti zprostředkování nick překlad během opravy DNA.
- a 5’→3 ‚ (dopředná) aktivita DNA polymerázy závislá na RNA. Pol i pracuje na RNA šablonách s podstatně nižší účinností (0,1-0,4%) než na DNA šablonách a tato aktivita má pravděpodobně pouze omezený biologický význam.
za účelem zjištění, zda byl Pol I primárně používán k replikaci DNA nebo k opravě poškození DNA, byl proveden experiment s deficitem pol i mutantního kmene E. coli. Mutantní kmen, který postrádal Pol I, byl izolován a léčen mutagenem. Mutovaný kmen vyvinul bakteriální kolonie, které pokračovaly v normálním růstu a které také postrádaly Pol i. to potvrdilo, že Pol I nebyl nutný pro replikaci DNA. Mutantní kmen však také vykazoval vlastnosti, které zahrnovaly extrémní citlivost na určité faktory, které poškozovaly DNA, jako je UV světlo. To tedy znovu potvrdilo, že Pol I se spíše podílel na opravě poškození DNA než na replikaci DNA.