Struttura generaleedit
Pol I funziona principalmente nella riparazione del DNA danneggiato. Pol I fa parte della classe proteica alfa/beta protein superfamily, che consiste di segmenti alfa e beta che sono sparsi in ogni data proteina. E. coli DNA Pol I è costituito da quattro domini con due attività enzimatiche separate. Il quarto dominio è costituito da un’esonucleasi che corregge il prodotto del DNA Pol I ed è in grado di rimuovere eventuali errori commessi da Pol I. Gli altri tre domini lavorano insieme per sostenere l’attività della DNA polimerasi.
E. i batteri coli contengono 5 diverse DNA polimerasi: DNA Pol I, DNA Pol II, DNA Pol III, DNA Pol IV e DNA Pol V. Le cellule eucariotiche contengono 5 diverse DNA polimerasi: α, β, γ, δ e ε. La DNA polimerasi β eucariotica è più simile a E. coli DNA Pol I perché la sua funzione principale è associata alla riparazione del DNA, piuttosto che alla replicazione. La DNA polimerasi β viene utilizzata principalmente nella riparazione di escissione di base e nella riparazione di escissione nucleotidica. Sono state identificate un totale di 15 DNA polimerasi umane.
somiglianza Strutturale e funzionale di altri polymerasesEdit
Nella replicazione del DNA, il leader del filamento di DNA viene continuamente ampliata in direzione della forcella di replicazione del movimento, considerando che il DNA di lagging strand viene eseguito in modo discontinuo in direzione opposta, come frammenti di Okazaki. Anche le DNA polimerasi non possono avviare catene di DNA, quindi devono essere avviate da brevi segmenti di RNA o DNA noti come primer. Affinché la polimerizzazione del DNA abbia luogo, devono essere soddisfatti due requisiti. Prima di tutto, tutte le DNA polimerasi devono avere sia un filo di modello che un filo di primer. A differenza dell’RNA, le DNA polimerasi non possono sintetizzare il DNA da un filamento di modello. La sintesi deve essere avviata da un breve segmento di RNA, noto come RNA primer, sintetizzato dalla Primasi nella direzione da 5′ a 3′. La sintesi del DNA si verifica quindi mediante l’aggiunta di un dNTP al gruppo idrossile 3 ‘ alla fine del filamento di DNA preesistente o del primer RNA. In secondo luogo, le DNA polimerasi possono solo aggiungere nuovi nucleotidi al filamento preesistente attraverso il legame dell’idrogeno. Poiché tutte le DNA polimerasi hanno una struttura simile, tutte condividono un meccanismo di polimerasi catalizzata da due metalli. Uno degli ioni metallici attiva il primer 3 ‘gruppo idrossile, che poi attacca il primario 5’ fosfato del dNTP. Il secondo ion metallico stabilizzerà la carica negativa dell’ossigeno in uscita e successivamente chelerà i due gruppi fosfatici in uscita.
Si dice che le strutture a raggi X del dominio della polimerasi di tutte le DNA polimerasi assomiglino a quelle della mano destra di un essere umano. Tutte le DNA polimerasi contengono tre domini. Il primo dominio, noto come “dominio delle dita”, interagisce con il dNTP e la base del modello associato. Il “dominio delle dita” interagisce anche con il modello per posizionarlo correttamente nel sito attivo. Conosciuto come “dominio di palma”, il secondo dominio catalizza la reazione del trasferimento del gruppo fosforilico. Infine, il terzo dominio, che è noto come “thumb domain”, interagisce con il DNA a doppio filamento. Il dominio esonucleasi contiene il proprio sito catalitico e rimuove le basi mispaired. Tra le sette diverse famiglie di DNA polimerasi, il” dominio della palma ” è conservato in cinque di queste famiglie. Il “dominio dito” e il “dominio pollice” non sono coerenti in ogni famiglia a causa di vari elementi della struttura secondaria da sequenze diverse.
FunctionEdit
Pol I possiede quattro attività enzimatiche:
- A 5’→3′ (avanti) Attività DNA-dipendente della DNA polimerasi, che richiede un sito di primer 3′ e un filamento di template
- A 3’→5′ (indietro) attività esonucleasica che media correzione di bozze
- A 5’→3′ (avanti) attività esonucleasi mediare nick traduzione durante la riparazione del DNA.
- A 5’→3′ (avanti) RNA-dipendente attività della DNA polimerasi. Pol I opera su modelli di RNA con efficienza notevolmente inferiore (0,1–0,4%) rispetto a modelli di DNA, e questa attività è probabilmente di un significato biologico limitato.
Al fine di determinare se Pol I è stato utilizzato principalmente per la replicazione del DNA o nella riparazione del danno al DNA, è stato condotto un esperimento con un ceppo mutante Pol I carente di E. coli. Il ceppo mutante che mancava Pol I è stato isolato e trattato con un mutageno. Il ceppo mutante ha sviluppato colonie batteriche che hanno continuato a crescere normalmente e che mancava anche Pol I. Ciò ha confermato che Pol I non era necessario per la replicazione del DNA. Tuttavia, il ceppo mutante mostrava anche caratteristiche che comportavano un’estrema sensibilità a determinati fattori che danneggiavano il DNA, come la luce UV. Quindi, questo ha ribadito che Pol I era più probabile che fosse coinvolto nella riparazione del danno al DNA piuttosto che nella replicazione del DNA.