yleisrakenne
Pol i toimii lähinnä vaurioituneen DNA: n korjaamisessa. Pol I kuuluu alfa / beeta-proteiinin superperheproteiiniluokkaan, joka koostuu alfa-ja beeta-segmenteistä, jotka ovat hajallaan missä tahansa proteiinissa. E. coli DNA Pol I koostuu neljästä domeenista, joilla on kaksi erillistä entsymaattista toimintaa. Neljäs domeeni koostuu eksonukleaasista, joka oikolukee DNA Pol I: n tuotteen ja pystyy poistamaan kaikki Pol I: n tekemät virheet.kolme muuta domeenia toimivat yhdessä ylläpitääkseen DNA-polymeraasiaktiivisuutta.
E. kolibakteeri sisältää 5 eri DNA-polymeraasia: DNA Pol I, DNA Pol II, DNA Pol III, DNA Pol IV ja DNA Pol V. Eukaryoottisoluissa on 5 eri DNA-polymeraasia: α, β, γ, δ ja ε. Eukaryoottinen DNA-polymeraasi β muistuttaa eniten E. colin DNA Pol I: tä, koska sen päätehtävä liittyy replikaation sijaan DNA: n korjautumiseen. DNA-polymeraasi β: ta käytetään pääasiassa emästen excision – korjauksessa ja nukleotidi-excision-korjauksessa. Ihmisen DNA-polymeraaseja on tunnistettu yhteensä 15.
rakenteellinen ja toiminnallinen samankaltaisuus muiden polymeerien kanssa
jaettu primaasia sitova peptidi arkaaisessa Poldissa ja eukaryoottinen Pola
DNA-replikaatiossa johtava DNA-juoste laajenee jatkuvasti replikaatiohaarukan liikkeen suuntaan, kun taas DNA: n jäljessä oleva juoste kulkee epäjatkuvasti vastakkaiseen suuntaan kuin Okazakin palaset. DNA-polymeraasit eivät myöskään voi käynnistää DNA-ketjuja, joten ne on käynnistettävä lyhyillä RNA-tai DNA-segmenteillä, joita kutsutaan alukkeiksi. Jotta DNA: n polymeroituminen tapahtuisi, on täytettävä kaksi vaatimusta. Ensinnäkin kaikissa DNA-polymeraaseissa on oltava sekä templaattijuonne että primer-juoste. Toisin kuin RNA, DNA-polymeraasit eivät pysty syntetisoimaan DNA: ta templaattijuosteesta. Synteesi on aloitettava lyhyellä RNA-segmentillä eli RNA-primerilla, joka syntetisoidaan Primaasilla 5-3 suuntaan. DNA-synteesi tapahtuu sitten lisäämällä dntp: tä 3′ – hydroksyyliryhmään ennen olemassa olevan DNA-juosteen tai RNA-pohjustuksen päähän. Toiseksi DNA-polymeraasit voivat lisätä uusia nukleotideja esiasteeseen vain vetysidoksen kautta. Koska kaikki DNA-polymeraasit ovat rakenteeltaan samanlaisia, niillä kaikilla on kaksimetalli-ionikatalysoitu polymeraasimekanismi. Yksi metalli-ioneista aktivoi primerin 3 ’hydroksyyliryhmän, joka sitten hyökkää dntp: n primaarisen 5’ – fosfaatin kimppuun. Toinen metalli-ioni vakauttaa lähtevän hapen negatiivisen varauksen ja kelatoi sen jälkeen kaksi poistuvaa fosfaattiryhmää.
kaikkien DNA-polymeraasien polymeraasidomeenin Röntgenrakenteiden on sanottu muistuttavan ihmisen oikeaa kättä. Kaikki DNA-polymeraasit sisältävät kolme domeenia. Ensimmäinen verkkotunnus, joka tunnetaan nimellä ”fingers domain”, vuorovaikuttaa dntp: n ja parillisen mallipohjan kanssa. ”Fingers domain” on myös vuorovaikutuksessa Mallin kanssa asettaakseen sen oikein aktiiviseen kohtaan. ”Palm-domeenina” tunnettu toinen domeeni katalysoi fosforyyliryhmän siirtoreaktiota. Lopuksi kolmas domain, joka tunnetaan nimellä ”peukalo domain”, vuorovaikuttaa kaksoisjuosteisen DNA: n kanssa. Eksonukleaasi-domeeni sisältää Oman katalyyttisen sijaintinsa ja poistaa väärin johdetut emäkset. Seitsemästä eri DNA-polymeraasiperheestä” palm domain ” on säilynyt viidessä näistä suvuista. ”Finger domain ”ja” thumb domain ” eivät ole yhdenmukaisia kummassakaan perheessä johtuen erilaisista sekundaarirakenneelementeistä eri sekvensseissä.
Funktiomedit
Pol I: llä on neljä entsymaattista toimintaa:
- 5’→3′ (eteenpäin) DNA-riippuvaista DNA-polymeraasiaktiivisuutta, joka vaatii 3′ primer-alueen ja templaattijuosteen
- a 3’→5′ (käänteistä) eksonukleaasiaktiivisuutta, joka välittää nick-translaatiota DNA: n korjauksen aikana.
- 5 ”→3 ” (eteenpäin) RNA-riippuvaista DNA-polymeraasiaktiivisuutta. Pol I toimii RNA–malleilla, joiden hyötysuhde on huomattavasti heikompi (0,1-0,4%) kuin DNA-malleilla, ja tällä aktiivisuudella on todennäköisesti vain vähäinen biologinen merkitys.
sen määrittämiseksi, käytettiinkö Pol I: tä ensisijaisesti DNA: n replikaatioon vai DNA-vaurioiden korjaamiseen, tehtiin koe E. coli-bakteerin puutteellisella Pol I-mutanttikannalla. Mutanttikanta, jolta puuttui Pol I, eristettiin ja hoidettiin mutageenilla. Mutanttikanta kehitti bakteeripesäkkeitä, jotka jatkoivat kasvuaan normaalisti ja joista myös puuttui Pol I. Tämä vahvisti, ettei Pol I: tä tarvita DNA: n replikaatioon. Mutanttikannassa oli kuitenkin myös piirteitä, jotka sisälsivät äärimmäistä herkkyyttä tietyille DNA: ta vaurioittaville tekijöille, kuten UV-valolle. Tämä siis vahvisti sen, että Pol I osallistui todennäköisemmin DNA-vaurioiden korjaamiseen kuin DNA: n replikointiin.