ДНК-полимераза V - DNA polymerase V

ДНК-полимераза V, субъединица C
Идентификаторы
Организмкишечная палочка
(ул. К-12, подм. MG1655)
СимволumuC
Entrez946359
RefSeq (Prot)NP_415702.1
UniProtP04152
Прочие данные
Номер ЕС2.7.7.7
Хромосомагеном: 1.23 - 1.23 Мб
ДНК-полимераза V, субъединица D
Идентификаторы
Организмкишечная палочка
(ул. К-12, подм. MG1655)
Символумуд
Entrez945746
RefSeq (Prot)NP_415701.1
UniProtP0AG11
Прочие данные
Номер ЕС3.4.21.-
Хромосомагеном: 1.23 - 1.23 Мб

ДНК-полимераза V (Pol V) это полимераза фермент, участвующий в Ремонт ДНК механизмы прокариотических бактерий, такие как кишечная палочка. Он состоит из UmuD ' гомодимер и UmuC мономер, образуя белковый комплекс UmuD'2C.[1] Он является частью Y-семейства ДНК-полимераз, которые способны выполнять ДНК транслезионный синтез (TLS).[2] Транслезионные полимеразы обходят повреждения ДНК во время Репликация ДНК - если поражение не лечили или не обошли вилка репликации может остановиться и привести к гибели клеток.[3] Однако Y-полимеразы имеют низкую точность последовательности во время репликации (склонны к добавлению неправильных нуклеотидов). Когда белки UmuC и UmuD 'были первоначально обнаружены в Кишечная палочка, они считались агентами, которые ингибируют точную репликацию ДНК и вызывают высокую скорость мутации синтеза ДНК после воздействия УФ-излучение.[2] Полимеразная функция Pol V не была обнаружена до конца 1990-х годов, когда был успешно экстрагирован UmuC, последующие эксперименты недвусмысленно доказали, что UmuD'2C является полимеразой. Это открытие привело к обнаружению многих Pol V ортологи и открытие Y-семейства полимераз.[4]

Функция

Pol V функционирует как полимераза TLS (трансфузионный синтез ДНК) в Кишечная палочка как часть SOS ответ к повреждению ДНК.[4] Когда ДНК повреждена, обычные полимеразы синтеза ДНК не могут добавить дНТФ во вновь синтезированную цепь. ДНК-полимераза III (Pol III) - это обычная ДНК-полимераза в Кишечная палочка. Поскольку Pol III не может добавить нуклеотиды к формирующейся цепи ДНК, клетка подвергается риску коллапса репликационной вилки и гибели клетки. Функция Pol V TLS зависит от ассоциации с другими элементами SOS-ответа, и, что наиболее важно, активность трансформации Pol V сильно зависит от образования RecA нуклеопротеиновые филаменты.[5] Pol V может использовать TLS на поражениях, которые блокируют репликацию или неправильное кодирование поражений, которые изменяют основы и приводят к неправильному базовая пара. Однако он не может преобразовать ошибки ников магистрали 5 '→ 3'.[6] Pol V также не хватает экзонуклеаза активность, что делает невозможным корректировать синтез, приводящий к ошибкам.[7]

SOS ответ

SOS ответ в Кишечная палочка пытается смягчить эффект повреждающего стресс в камере. Роль Pol V в SOS-реакции, вызванной УФ-излучением, описывается следующим образом:

  1. Pol III останавливается на месте поражения.
  2. Геликаза репликации ДНК DnaB продолжает расширять вилка репликации создание сегментов одноцепочечной ДНК (оцДНК) перед поражением.
  3. Связывающие белки оцДНК (SSB) стабилизируют оцДНК.
  4. RecA набирается и загружается в оцДНК RecFOR замена SSB. Формирование нуклеопротеиновой филамента RecA (RecA *).
  5. RecA действует через белки-медиаторы, чтобы активировать Pol V (см. Регламент).
  6. Pol V обращается к 3'-OH растущей цепи ДНК и удлиняет цепь за пределы участка поражения.
  7. Pol III возобновляет удлинение.[8]

Регулирование

Pol V экспрессируется в клетке только во время SOS-ответа. Он очень жестко регулируется на разных уровнях экспрессии белка и с помощью разных механизмов, чтобы избежать его активности, за исключением случаев, когда это абсолютно необходимо для выживания клетки.[8] Строгая регуляция Pol V проистекает из его низкой точности репликации, Pol V очень мутагенен и используется в качестве последнего средства в механизмах репарации ДНК. Таким образом, экспрессия комплекса UmuD'2C занимает 45–50 минут после воздействия УФ-излучения.[6]

Транскрипционная регуляция

Транскрипция генов SOS-ответа негативно регулируется репрессором LexA. LexA связывается с промотором оперона UmuDC и ингибирует транскрипцию гена.[1] Повреждение ДНК в клетке приводит к образованию RecA *. RecA * взаимодействует с LexA и стимулирует его протеолитическая активность, что приводит к авторасщеплению репрессора, освобождая оперон для транскрипции. Оперон UmuDC транскрибируется и транслируется в UmuC и UmuD.[5]

Посттрансляционное регулирование

Образование комплекса UmuD'2C ограничено образованием UmuD 'из UmuD.[7] UmuD состоит из полипептида со 139 аминокислотными остатками, которые образуют стабильную третичную структуру, однако она должна быть посттрансляционно модифицированный быть в активной форме.[1] UmuD обладает собственной протеолитической активностью, которая активируется RecA, он удаляет 24 аминокислоты в N-конец, превращая его в UmuD '. UmuD 'может образовывать гомодимер и связываться с UmuC с образованием активного комплекса UmuD'2C.[5]

Функциональная регуляция

Комплекс UmuD'2C неактивен, если не связан с RecA *. Pol V напрямую взаимодействует с RecA * на 3'-кончике нуклеопротеинового филамента; это место зарождающейся цепи ДНК, где перезапускается Pol V Синтез ДНК.[8] Кроме того, было показано, что REV1 Путь / REV3L / REV7 необходим для синтеза TLS, опосредованного ДНК-полимеразой V.[9]

использованная литература

  1. ^ а б c Sutton MD, Walker GC (июль 2001 г.). «Управление ДНК-полимеразами: координация репликации ДНК, репарация ДНК и рекомбинация ДНК». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 98 (15): 8342–9. Дои:10.1073 / pnas.111036998. ЧВК  37441. PMID  11459973.
  2. ^ а б Ян В. (февраль 2003 г.). «Ремонт повреждений ДНК-полимеразы Y». Текущее мнение в структурной биологии. 13 (1): 23–30. Дои:10.1016 / S0959-440X (02) 00003-9. PMID  12581656.
  3. ^ Гарретт Р.Х. (2013). Биохимия (1-е канадское изд.). Торонто: образование Нельсона. п. 343. ISBN  9780176502652.
  4. ^ а б Гудман М.Ф., Вудгейт Р. (октябрь 2013 г.). «Транслезионные ДНК-полимеразы». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 5 (10): a010363. Дои:10.1101 / cshperspect.a010363. ЧВК  3783050. PMID  23838442.
  5. ^ а б c Ярош Д.Ф., Бьюнинг П.Дж., Коэн С.Е., Уокер Г.К. (февраль 2007 г.). «ДНК-полимеразы Y-семейства в Escherichia coli». Тенденции в микробиологии. 15 (2): 70–7. Дои:10.1016 / j.tim.2006.12.004. HDL:1721.1/70041. PMID  17207624.
  6. ^ а б Патель М., Цзян К., Вудгейт Р., Кокс М.М., Гудман М.Ф. (июнь 2010 г.). «Новая модель SOS-индуцированного мутагенеза: как белок RecA активирует ДНК-полимеразу V». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии. 45 (3): 171–84. Дои:10.3109/10409238.2010.480968. ЧВК  2874081. PMID  20441441.
  7. ^ а б Ян В. (май 2014 г.). «Обзор ДНК-полимераз семейства Y и тематическое исследование ДНК-полимеразы человека η». Биохимия. 53 (17): 2793–803. Дои:10.1021 / bi500019s. ЧВК  4018060. PMID  24716551.
  8. ^ а б c Fuchs RP, Fujii S (декабрь 2013 г.). «Транслейсионный синтез ДНК и мутагенез у прокариот». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 5 (12): a012682. Дои:10.1101 / cshperspect.a012682. ЧВК  3839610. PMID  24296168.
  9. ^ Доулс Дж., Оливер Т.Г., Кэмерон Э.Р., Хсу Дж., Джекс Т., Уолкер Г.К., Хеманн М.Т. (ноябрь 2010 г.). «Подавление Rev3, каталитической субъединицы Pol {zeta}, сенсибилизирует лекарственно-устойчивые опухоли легких к химиотерапии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 107 (48): 20786–91. Дои:10.1073 / pnas.1011409107. ЧВК  2996428. PMID  21068376.

внешние ссылки

  • Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt: P0AG11 (Белок E. coli UmuD) в PDBe-KB.