Estructura generaledItar
Pol I funciona principalmente en la reparación de ADN dañado. Pol I es parte de la clase de proteínas de la superfamilia de proteínas alfa/beta, que consiste en segmentos alfa y beta que se dispersan en cualquier proteína dada. El ADN de E. coli Pol I consta de cuatro dominios con dos actividades enzimáticas separadas. El cuarto dominio consiste en una exonucleasa que corrige el producto del ADN Pol I y es capaz de eliminar cualquier error cometido por Pol I. Los otros tres dominios trabajan juntos para mantener la actividad de la polimerasa de ADN.
E. las bacterias coli contienen 5 ADN polimerasas diferentes: ADN Pol I, ADN Pol II, ADN Pol III, ADN Pol IV y ADN Pol V. Las células eucariotas contienen 5 ADN polimerasas diferentes: α, β, γ, δ y ε. La polimerasa β de ADN eucariótico es más similar a la E. coli DNA Pol I porque su función principal está asociada con la reparación del ADN, en lugar de la replicación. La polimerasa de ADN β se utiliza principalmente en la reparación de escisión de bases y en la reparación de escisión de nucleótidos. Se han identificado un total de 15 ADN polimerasas humanas.
Similitud estructural y funcional con otras polimerasedItar
En replicación de ADN, la cadena de ADN líder se extiende continuamente en la dirección del movimiento de la horquilla de replicación, mientras que la cadena de ADN rezagado corre discontinuamente en la dirección opuesta como fragmentos de Okazaki. Las polimerasas de ADN tampoco pueden iniciar cadenas de ADN, por lo que deben ser iniciadas por segmentos cortos de ARN o ADN conocidos como cebadores. Para que la polimerización de ADN tenga lugar, se deben cumplir dos requisitos. En primer lugar, todas las polimerasas de ADN deben tener una hebra de plantilla y una hebra de imprimación. A diferencia del ARN, las polimerasas de ADN no pueden sintetizar ADN a partir de una hebra de plantilla. La síntesis debe iniciarse por un segmento corto de ARN, conocido como cebador de ARN, sintetizado por Primasa en la dirección 5′ a 3′. La síntesis de ADN se produce por la adición de un dNTP al grupo hidroxilo 3′ al final de la cadena de ADN preexistente o imprimación de ARN. En segundo lugar, las polimerasas de ADN solo pueden agregar nuevos nucleótidos a la cadena preexistente a través de enlaces de hidrógeno. Dado que todas las polimerasas de ADN tienen una estructura similar, todas comparten un mecanismo de polimerasa catalizada por iones de dos metales. Uno de los iones metálicos activa el grupo hidroxilo de la imprimación 3′, que luego ataca el fosfato primario de 5′ del dNTP. El segundo ion metálico estabilizará la carga negativa del oxígeno saliente y, posteriormente, quelatará los dos grupos fosfato salientes.
Se ha dicho que las estructuras de rayos X del dominio de la polimerasa de todas las polimerasas de ADN se parecen a las de la mano derecha de un humano. Todas las polimerasas de ADN contienen tres dominios. El primer dominio, que se conoce como el «dominio de dedos», interactúa con el dNTP y la base de plantilla emparejada. El «dominio de dedos» también interactúa con la plantilla para posicionarla correctamente en el sitio activo. Conocido como el «dominio de palma», el segundo dominio cataliza la reacción de la transferencia del grupo fosforilo. Por último, el tercer dominio, que se conoce como el «dominio pulgar», interactúa con el ADN de doble cadena. El dominio exonucleasa contiene su propio sitio catalítico y elimina las bases mal apareadas. Entre las siete familias de ADN polimerasa diferentes, el» dominio de la palma » se conserva en cinco de estas familias. El «dominio dedo » y el» dominio pulgar » no son consistentes en cada familia debido a la variación de elementos de estructura secundaria de diferentes secuencias.
FunctionEdit
Pol I posee cuatro actividades enzimáticas:
- Una actividad de polimerasa de ADN dependiente del ADN de 5’→3′ (hacia adelante), que requiere un sitio de imprimación de 3′ y una hebra de plantilla
- Una actividad de exonucleasa de 3’→5′ (inversa) que media la corrección de pruebas
- Una actividad de exonucleasa de 5’→3′ (hacia adelante) que media la traducción de nick durante la reparación del ADN.
- Actividad de la ADN polimerasa dependiente de ARN de 5 ‘→3 ‘ (hacia adelante). Pol I opera en plantillas de ARN con una eficiencia considerablemente menor (0,1–0,4%) que en plantillas de ADN, y esta actividad es probablemente de significación biológica limitada.
Con el fin de determinar si Pol I se utilizó principalmente para la replicación del ADN o en la reparación del daño del ADN, se llevó a cabo un experimento con una cepa mutante deficiente de Pol I de E. coli. La cepa mutante que carecía de Pol I fue aislada y tratada con un mutágeno. La cepa mutante desarrolló colonias bacterianas que continuaron creciendo normalmente y que también carecían de Pol I. Esto confirmó que Pol I no era necesario para la replicación del ADN. Sin embargo, la cepa mutante también mostró características que implicaban una sensibilidad extrema a ciertos factores que dañaban el ADN, como la luz UV. Por lo tanto, esto reafirmó que Pol I tenía más probabilidades de estar involucrado en la reparación del daño del ADN en lugar de la replicación del ADN.