DNA-polymeras I

allmän strukturredigera

Pol I fungerar huvudsakligen vid reparation av skadat DNA. Pol I är en del av alfa/beta-protein superfamiljproteinklassen, som består av alfa-och betasegment som är utspridda över ett givet protein. E. coli DNA Pol I består av fyra domäner med två separata enzymatiska aktiviteter. Den fjärde domänen består av ett exonukleas som korrekturläser produkten av DNA Pol i och kan ta bort eventuella misstag som begåtts av Pol I. De andra tre domänerna arbetar tillsammans för att upprätthålla DNA-polymerasaktivitet.

E. coli-bakterier innehåller 5 olika DNA-polymeraser: DNA Pol i, DNA Pol II, DNA Pol III, DNA Pol IV och DNA Pol V. eukaryota celler innehåller 5 olika DNA-polymeraser: Eukaryot DNA-polymeras är mest lik E. coli DNA Pol i eftersom dess huvudsakliga funktion är associerad med DNA-reparation, snarare än replikering. DNA-polymeras används huvudsakligen i bas excision-reparation och nukleotid-excision reparation. Totalt har 15 humana DNA-polymeraser identifierats.

strukturell och funktionell likhet med andra polymerasedit

delad primasbindande peptid i archaeal PolD och eukaryota Pola

i DNA-replikation, den ledande DNA-strängen förlängs kontinuerligt i riktning mot replikationsgaffelrörelsen, medan den DNA-släpande strängen löper diskontinuerligt i motsatt riktning som Okazaki-fragment. DNA-polymeraser kan inte heller initiera DNA-kedjor så de måste initieras av korta RNA-eller DNA-segment som kallas primers. För att DNA-polymerisation ska kunna äga rum måste två krav uppfyllas. Först och främst måste alla DNA-polymeraser ha både en Mallsträng och en primersträng. Till skillnad från RNA kan DNA-polymeraser inte syntetisera DNA från en Mallsträng. Syntes måste initieras av ett kort RNA-segment, känt som RNA-primer, syntetiserat av primas i 5′ till 3′ – riktningen. DNA-syntes sker sedan genom tillsats av en dNTP till 3′ hydroxylgruppen i slutet av den redan existerande DNA-strängen eller RNA-primern. För det andra kan DNA-polymeraser bara lägga till nya nukleotider till den redan existerande strängen genom vätebindning. Eftersom alla DNA-polymeraser har en liknande struktur delar de alla en jonkatalyserad polymerasmekanism med två metaller. En av metalljonerna aktiverar primer 3 ’hydroxylgruppen, som sedan attackerar det primära 5’ fosfatet i dNTP. Den andra metalljonen stabiliserar det lämnande syrets negativa laddning och kelaterar därefter de två spännande fosfatgrupperna.

Röntgenstrukturerna i polymerasdomänen för alla DNA-polymeraser har sagts likna den hos en människas högra hand. Alla DNA-polymeraser innehåller tre domäner. Den första domänen, som kallas ”fingers domain”, interagerar med dNTP och den parade mallbasen. ”Fingers-domänen” interagerar också med mallen för att placera den korrekt på den aktiva webbplatsen. Känd som” palmdomänen ” katalyserar den andra domänen reaktionen av överföringen av fosforylgruppen. Slutligen interagerar den tredje domänen, som kallas ”tumdomänen”, med dubbelsträngat DNA. Exonukleasdomänen innehåller sin egen katalytiska plats och tar bort felaktiga baser. Bland de sju olika DNA-polymerasfamiljerna bevaras ”palmdomänen” i fem av dessa familjer. ”Fingerdomänen” och ”tumdomänen” är inte konsekventa i varje familj på grund av varierande sekundära strukturelement från olika sekvenser.

FunctionEdit

Pol i har fyra enzymatiska aktiviteter:

1. en DNA-beroende DNA-polymeras-aktivitet på 5’3′ (framåt), som kräver en 3 ’primerplats och en Mallsträng
2. en 3’5′ (omvänd) exonukleasaktivitet som förmedlar korrekturläsning
3. en 5’3′ (framåt) exonukleasaktivitet som förmedlar nick-översättning under DNA-reparation.
4. en RNA-beroende DNA-polymeras-aktivitet på 5’ci 3′ (framåt). Pol i arbetar på RNA-mallar med betydligt lägre effektivitet (0,1–0,4%) än DNA-mallar, och denna aktivitet har förmodligen endast begränsad biologisk betydelse.

för att avgöra om Pol i främst användes för DNA-replikation eller vid reparation av DNA-skada genomfördes ett experiment med en bristfällig pol i-mutantstam av E. coli. Den mutanta stammen som saknade Pol i isolerades och behandlades med en mutagen. Mutantstammen utvecklade bakteriekolonier som fortsatte att växa normalt och som också saknade Pol I. detta bekräftade att Pol I inte krävdes för DNA-replikation. Emellertid visade mutantstammen också egenskaper som involverade extrem känslighet för vissa faktorer som skadade DNA, som UV-ljus. Således bekräftade detta att Pol I var mer benägna att vara involverad i att reparera DNA-skador snarare än DNA-replikation.