一般的な構造編集
Pol Iは、主に損傷したDNAの修復に機能します。 Pol Iはある特定の蛋白質中散在しているアルファおよびベータ区分から成っているアルファ/ベータ蛋白質のsuperfamily蛋白質のクラスの部分です。 大腸菌DNA Pol Iは、二つの別々の酵素活性を有する四つのドメインからなる。 第四のドメインは、DNA Pol Iの生成物を校正し、Pol Iによってコミットされたミスを削除することができるエキソヌクレアーゼで構成されています。
E. 大腸菌の細菌は5つのDNAポリメラーゼを含んでいます:DNA Pol I、DNA Pol II、DNA Pol III、DNA POL IVおよびDNA Pol V.真核生物の細胞は5つのDNAポリメラーゼを含んでいます:α、β、γ、δ 真核生物のDNAポリメラーゼβは、その主な機能が複製ではなくDNA修復に関連しているため、大腸菌のDNA Pol Iに最も類似しています。 DNAポリメラーゼβは主に塩基切除修復およびヌクレオチド切除修復に使用される。 合計15個のヒトDNAポリメラーゼが同定されている。
他のpolymerasesEditへの構造的および機能的類似性
DNA複製では、主要なDNA鎖が連続的に複製フォークの方向に拡張されている。dnaラギングストランドは岡崎フラグメントとして反対方向に不連続に実行されるのに対し、移動します。 DNAポリメラーゼはDNA鎖を開始することもできないため、プライマーとして知られる短いRNAまたはDNAセグメントによって開始されなければならない。 DNA重合が起こるためには、2つの要件を満たす必要があります。 まず第一に、すべてのDNAポリメラーゼは、テンプレート鎖とプライマー鎖の両方を持っている必要があります。 RNAとは異なり、DNAポリメラーゼは鋳型鎖からDNAを合成することはできない。 合成は、5’から3’方向にプリマーゼによって合成されたRNAプライマーとして知られる短いRNAセグメントによって開始されなければならない。 次いで、ＤＮＡ合成は、既存のＤＮＡ鎖またはＲＮＡプライマーの末端の３’ヒドロキシル基へのｄＮＴＰの添加によって生じる。 第二に、DNAポリメラーゼは、水素結合を介して既存の鎖に新しいヌクレオチドを追加することができます。 すべてのDNAポリメラーゼは同様の構造を持っているので、それらはすべて二金属イオン触媒ポリメラーゼ機構を共有しています。 金属イオンの一つはプライマー3’ヒドロキシル基を活性化し、それがdNTPの一次5’リン酸を攻撃する。 第二の金属イオンは脱酸素の負電荷を安定化させ、続いて二つの脱リン酸基をキレート化する。
すべてのDNAポリメラーゼのポリメラーゼドメインのX線構造は、人間の右手のそれに似ていると言われています。 全てのDNAポリメラーゼは三つのドメインを含む。 “Fingersドメイン”と呼ばれる最初のドメインは、dNTPおよびペアのテンプレートベースと相互作用します。 “Fingersドメイン”は、テンプレートと相互作用して、アクティブなサイトに正しく配置します。 “Palmドメイン”として知られている第二のドメインは、ホスホリル基の移動の反応を触媒する。 最後に、「親指ドメイン」として知られている第三のドメインは、二本鎖ＤＮＡと相互作用する。 エキソヌクレアーゼドメインはそれ自身の触媒部位を含み、誤った塩基を除去する。 7つの異なるDNAポリメラーゼファミリーの中で、「palmドメイン」は5つのファミリーに保存されている。 「指ドメイン」および「親指ドメイン」は、異なる配列からの二次構造要素の変化のために、各ファミリーにおいて一貫していない。
FunctionEdit
Pol Iは四つの酵素活性を持っています:
- A5’→3’（前方）DNA依存性DNAポリメラーゼ活性、3’プライマーサイトとテンプレート鎖を必要とする
- 校正を仲介する3’→5’（逆）エキソヌクレアーゼ活性
- A5’→3’（前方）エキソヌクレアーゼ活性DNA修復中にニック翻訳を仲介する。
- 5’→3′(順方向)RNA依存性DNAポリメラーゼ活性を示す。 Pol IはDNAの型板をするよりかなり低い効率(0.1–0.4%)のRNAの型板を作動させ、この活動は限られた生物的重大さだけおそらくである。
Pol Iが主にDNA複製に使用されたのか、DNA損傷の修復に使用されたのかを判断するために、大腸菌のpol I変異株を欠損させた実験を行った。 Ｐｏｌｉを欠いた変異株を単離し、変異原で処理した。 変異株は、正常に成長し続け、また、Pol Iを欠いていた細菌コロニーを開発したこれは、Pol IがDNA複製のために必要ではなかったことを確認しました。 しかし、変異株はまた、UV光のようなDNAを損傷した特定の要因に極端な感度を関与する特性を示しました。 したがって、これは、Pol IがDNA複製よりもむしろDNA損傷の修復に関与する可能性が高いことを再確認した。