ДНК-полимеразы эукариот: введение


Хотя биологическая задача всех ДНК- полимераз состоит в катализе синтеза ДНК, и в общих чертах эти ферменты подобны, тем не менее каждый тип ДНК-полимераз имеет свои особенности, связанные с его конкретной биологической функцией и реализуемые через его структуру. Известно большое число ДНК-полимераз, например, для клеток человека идентифицированы ДНК-полимеразы репликативные ( ДНК-полимераза aльфа и ДНК-полимераза eпсилон для синтеза отстающей цепи ДНК в репликативной вилке, ДНК-полимераза дельта - для синтеза опережающей цепи), ДНК-полимераза бета - для репарации повреждений ДНК, ДНК-полимераза гамма - для репликации митохондриальной ДНК и теломераза (специфическая обратная транскриптаза, катализирующая синтез теломерных концов хромосом). Наряду с этими ферментами, в специализированных клетках человека найдены еще клеточные обратные транскриптазы, биологическая роль которых не ясна (известно, что они катализируют образование ретротранспозонов), а также матрично-независимая концевая дезоксинуклеотидилтрансфераза (TDT) , функции которой, по-видимому, связаны с синтезом антител.

У эукариот обнаружены шесть ДНК-полимераз, [ Roberts J.D., Kinkel T.A., 1996 ] три из которых - альфа , дельта и эпсилон - непосредственно участвуют в репликации хромосомной ДНК ( табл. I.17 ).Четырехсубъединичная ДНК-полимераза альфа - единственная среди всех ДНК-полимераз, которая обладает ДНК-праймазной активностью. Аминокислотные последовательности этих трех ферментов гомологичны друг другу и последовательности продукта гена 43 бактериофага Т4 . Эукариотическая ДНК-праймаза в отличие от аналогичного белка прокариот образует постоянный комплекс с ДНК-полимеразой альфа, роль которого, по-видимому, ограничивается синтезом праймеров при репликации обеих цепей ДНК.

Точность работы ДНК-полимеразы альфа не высока (ошибки репликации возникают с частотой 10#-4) из-за отсутствия корректирующей 3'-5'-экзонуклеазной активности. Предполагается, что роль этой ДНК-полимеразы заключается в инициировании синтеза ДНК в исходном сайте репликации "ori" и производстве РНК-праймеров длиной в 8-10 н., за чем может последовать и синтез небольшого фрагмента ДНК длиной около 50 н. [ Щербакова П.В. 1997 , Roberts J.D., Kinkel T.A., 1996 , Waga S., Stillman B., 1994 ].

Точность репликации двухсубъединичной ДНК-полимеразы дельта в комплексе с белком PCNA ( ядерным антигеном пролиферирующих клеток , функциональным гомологом бета-субъединицы PolIII из E. coli) на два порядка выше,чем у Pola за счет наличия у нее 3'-5'-экзонуклеазной активности [ Morrison A., Sugino A., 1994 ].

ДНК-полимераза епсилон более подробно изучена у дрожжей.

Описаны и другие ДНК-полимеразы, такие как ДНК-полимераза Polb, лишенная корректирующей активности, и митохондриальная ДНК-полимераза гамма обладающая такой функцией [ Щербакова П.В. 1997 ].

Белок PCNA и фактор репликации C (RFС)  образуют стабильный комплекс с ДНК-полимеразой дельта, а в определенных условиях стимулируют и активность ДНК-полимеразы епсилон. Во многих отношениях PCNA и RFС являются функциональными аналогами соответственно бета-белка и белков гамма-комплекса E. coli ( рис. I.46,б ), и их роль в синтезе ведущей и отстающей цепей ДНК вируса SV40 хорошо известна.

Смотрите также:

  • Ошибки репликации ДНК
  • Ошибки репликации: методы определения
  • Репликация ДНК бактерий: этапы
  • ДНК-ПОЛИМЕРАЗЫ ЭУКАРИОТ