WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте
Человеческие белки скользящего зажима(PCNA). Вид сверху и сбоку. N-конец окрашен синим, С-конец — красным. Через центральную пору проходит двойная спираль ДНК[1].

Белки́ скользя́щего зажима, или скользя́щий зажи́м (англ. DNA clamp) — белки, которые выполняют функцию усилителя процессивности при репликации ДНК.

Белки скользящего зажима являются важным компонентом холофермента ДНК-полимеразы III и предотвращают диссоциацию фермента от матрицы ДНК. Так как лимитирующей стадией в реакции синтеза ДНК является связывание ДНК-полимеразы с матрицей, присутствие белка скользящего зажима значительно увеличивает количество присоединяемых к растущей цепи нуклеотидов за один акт присоединения фермента к матрице. Это объясняется тем, что белок-белковое взаимодействие сильнее и является более специфическим, чем взаимодействие полимеразы и матрицы ДНК. Белки скользящего зажима увеличивают скорость синтеза ДНК до тысячи раз в сравнении с непроцессивной полимеразой[2].

Структура

Белки скользящего зажима (застёжки) представляют собой α+β-белки, которые собираются в мультимерные структуры, полностью окружающие кольцом двойную спираль ДНК, когда ДНК-полимераза добавляет нуклеотиды на растущую цепь[3]. Они окружают ДНК в области репликационной вилки и «скользят» по ДНК вместе с продвигающейся вперёд полимеразой. Скольжение облегчается наличием слоя молекул воды в центральной поре зажима; этот слой разделяет поверхность белка и ДНК, играя роль смазки. Из-за тороидальной формы мультимера зажим не может диссоциировать от ДНК без распада на мономеры.

Белки скользящего зажима выявлены у бактерий, архей, эукариот и некоторых вирусов. У бактерий застёжка представляет собой гомодимер, состоящий из двух идентичных β-субъединиц ДНК-полимеразы III, и поэтому называется β-зажим. У архей[4] и эукариот застёжка является тримером из трёх молекул PCNA[en]. Фаг Т4 также имеет скользящую застёжку. Она называется gp45 и представляет собой тример, по структуре схожий с тримером архей и эукариот, однако входящие в его состав мономеры не обнаруживают гомологии последовательности аминокислот как с PCNA, так и с β-субъединицами[3].

ЦарствоБелки скользящего зажимаАгрегационное состояниеСвязанная ДНК-полимераза
Бактерииβ-субъединицы ДНК-полимеразы IIIдимерДНК-полимераза III[en]*
АрхеиPCNA[en] архейтримерДНК-полимераза ε
ЭукариотыPCNAтримерДНК-полимераза δ[en]
Вирусыgp43 / gp45тримерRB69 ДНК-полимераза / T4 ДНК-полимераза

Бактерии

Структура димера β-субъединиц ДНК-полимеразы III E. coli[5]

Как уже говорилось, у бактерий скользящая застёжка представляет собой димер из двух β-субъединиц холофермента ДНК-полимеразы III (β-зажим). Две β-субъединицы собираются около ДНК при помощи γ-субъединицы и за счёт энергии гидролиза АТФ. После сборки димера вокруг ДНК сродство β-субъединиц к γ-субъединице сменяется сродством к α- и ε-субъединицам; таким образом формируется полный холофермент[6][7][8]. ДНК-полимераза III является важнейшим ферментативным комплексом, задействованным в репликации ДНК у бактерий.

γ-комплекс ДНК-полимеразы III, образованный субъединицами γδδ'χψ, катализирует гидролиз АТФ и направляет полученную энергию на сборку β-димера вокруг ДНК, выступая, таким образом, в роли шаперона. Связавшись с ДНК, β-димер может свободно скользить по двойной спирали ДНК. α-субъединица обеспечивает полимеразную активность ДНК-полимеразы, а ε-субъединица играет роль 3'—5'-экзонуклеазы[8].

β-субъединица бактериальной ДНК-полимеразы III состоит из трёх топологически неэквивалентных доменов (С-концевого, центрального и N-концевого). Две β-субъединицы плотно взаимодействуют друг с другом, формируя замкнутое кольцо вокруг двойной спирали ДНК.

Эукариоты и археи

Скользящая застёжка человека — тример PCNA[9]

У эукариот скользящая застёжка состоит из специфических субъединиц ДНК-полимеразы δ, называемых ядерным антигеном пролиферирующих клеток (англ. Proliferating cell nuclear antigen, PCNA[en]). С-концевые и N-концевые домены PCNA топологически идентичны. Три молекулы PCNA плотно взаимодействуют друг с другом, формируя замкнутое кольцо вокруг двойной спирали ДНК.

Аминокислотная последовательность PCNA достаточно консервативна среди животных и растений. Это иллюстрирует давление естественного отбора, способствующее консервативности структуры, а также подтверждает, что такой тип репликации ДНК является общим для всех эукариот[10].

Белки, гомологичные PCNA, были также выявлены у архей (Euryarchaeota и Crenarchaeota), у вируса Paramecium bursaria Chlorella virus 1 (PBCV-1), а также у ядерных полиэдрозных вирусов[en].

Вирусы

Структура белка скользящего зажима (gp45) фага Т4[11]

Субъединица вирусного белка скользящего зажима — gp45 — включает 2 домена. Каждый домен состоит из двух α-спиралей и двух β-слоёв. Таким образом, эта субъединица содержит 2 топологически идентичных фолда и имеет внутреннюю псевдосимметрию относительно них. 3 молекулы gp45 плотно взаимодействуют друг с другом, формируя замкнутое кольцо вокруг двойной спирали ДНК[12].

Сборка

Белки скользящего зажима доставляются на соответствующую двойную спираль ДНК особым белком, известным как репликационный фактор С[en] (белки-погрузчики белков скользящего зажима[13]), которые также разбирают комплекс застёжки после того, как репликация завершится. Сайты связывания этих инициаторных белков (погрузчиков) перекрываются с сайтами связывания ДНК-полимеразы, поэтому белки застёжки не могут одновременно быть связанными с погрузчиками и ДНК-полимеразой. Поэтому комплекс застёжки не будет разбираться, пока они остаются связанными с ДНК-полимеразой. Белки скользящего зажима также связываются с другими факторами, участвующими в поддержании гомеостаза ДНК и генома, например, факторами сборки нуклеосом, лигазами, сшивающими фрагменты Оказаки, а также белками репарации ДНК. У всех этих белков сайты связывания на белках зажима также перекрываются с сайтами связывания погрузчиков. Это тоже гарантирует то, что застёжка не будет разобрана, пока любой из этих ферментов продолжает работать. Для работы белков-погрузчиков необходима энергия гидролиза АТФ, чтобы замкнуть белки застёжки вокруг ДНК.

Примечания

  1. ↑ PDB 1W60; Kontopidis G, Wu SY, Zheleva DI, Taylor P, McInnes C, Lane DP, Fischer PM, Walkinshaw MD (February 2005). “Structural and biochemical studies of human proliferating cell nuclear antigen complexes provide a rationale for cyclin association and inhibitor design”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (6): 1871—6. DOI:10.1073/pnas.0406540102. PMC 548533. PMID 15681588.
  2. ↑ V. Mizrahi, R. N. Henrie, J. F. Marlier, K. A. Johnson, S. J. Benkovic (1985). “Rate-limiting steps in the DNA polymerase I reaction pathway”. Biochemistry. 24 (15): 4010—4018. DOI:10.1021/bi00336a031.
  3. 1 2 Bruck I, O'Donnell M (2001). “The ring-type polymerase sliding clamp family”. Genome Biol. 2 (1): REVIEWS3001. DOI:10.1186/gb-2001-2-1-reviews3001. PMC 150441. PMID 11178284.
  4. ↑ Matsumiya S, Ishino Y, Morikawa K (January 2001). “Crystal structure of an archaeal DNA sliding clamp: Proliferating cell nuclear antigen from Pyrococcus furiosus”. Protein Sci. 10 (1): 17—23. DOI:10.1110/ps.36401. PMC 2249843. PMID 11266590.
  5. ↑ PDB 1MMI; Oakley AJ, Prosselkov P, Wijffels G, Beck JL, Wilce MC, Dixon NE (July 2003). “Flexibility revealed by the 1.85 Å crystal structure of the beta sliding-clamp subunit of Escherichia coli DNA polymerase III”. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 59 (Pt 7): 1192—9. DOI:10.1107/S0907444903009958. PMID 12832762.
  6. ↑ Lewin, Benjamin. Genes VI. — Oxford [Oxfordshire] : Oxford University Press, 1997. — P. 484–7. — ISBN 0-19-857779-6.
  7. ↑ Lehninger, Albert L. Biochemistry: The Molecular Basis of Cell Structure and Function. — New York : Worth Publishers, 1975. — P. 894. — ISBN 0-87901-047-9.
  8. 1 2 Stukenberg PT, Studwell-Vaughan PS, O'Donnell M (June 1991). “Mechanism of the sliding beta-clamp of DNA polymerase III holoenzyme”. J. Biol. Chem. 266 (17): 11328—34. PMID 2040637.
  9. ↑ PDB 1AXC; Gulbis JM, Kelman Z, Hurwitz J, O'Donnell M, Kuriyan J (October 1996). “Structure of the C-terminal region of p21(WAF1/CIP1) complexed with human PCNA”. Cell. 87 (2): 297—306. DOI:10.1016/S0092-8674(00)81347-1. PMID 8861913.
  10. ↑ Suzuka I, Hata S, Matsuoka M, Kosugi S, Hashimoto J (January 1991). “Highly conserved structure of proliferating cell nuclear antigen (DNA polymerase delta auxiliary protein) gene in plants”. Eur. J. Biochem. 195 (2): 571—5. DOI:10.1111/j.1432-1033.1991.tb15739.x. PMID 1671766.
  11. ↑ PDB 1CZD; Moarefi I, Jeruzalmi D, Turner J, O'Donnell M, Kuriyan J (March 2000). “Crystal structure of the DNA polymerase processivity factor of T4 bacteriophage”. J. Mol. Biol. 296 (5): 1215—23. DOI:10.1006/jmbi.1999.3511. PMID 10698628.
  12. ↑ Steitz TA, Shamoo Y (1999). “Building a replisome from interacting pieces: sliding clamp complexed to a peptide from DNA polymerase and a polymerase editing complex”. Cell. 99 (2): 155—166. DOI:10.1016/S0092-8674(00)81647-5. PMID 10535734.
  13. ↑ Калинин, с. 35.

Литература

См. также

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .



Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии