Elementy, funkcje i aplikacje Primosome



A primosom, w genetyce i innych gałęziach biologii jest to kompleks wielobiałkowy odpowiedzialny za wykonywanie pierwszych kroków prowadzących do replikacji DNA. Replikacja DNA jest złożonym procesem, który obejmuje kilka etapów, z których każdy jest ściśle regulowany, aby zapewnić wierność i prawidłową segregację generowanych cząsteczek.

Kompleks replikacyjny, który wykonuje wszystkie etapy replikacji, nazywany jest replisomem, a ten odpowiedzialny za jego start, primosom. Tylko białka, które pozostają związane tworząc złożoną wielobiałkową nadbudowę, należą do tych ciał lub somas. Jednak wiele innych białek pomocniczych pełni dodatkowe role w primosomach.

Primosom musi syntetyzować małą cząsteczkę RNA, która mówi polimerazom DNA, gdzie rozpocząć syntezę de novo DNA Ta mała cząsteczka RNA jest nazywana primerem (dla innych, primerem), ponieważ daje prymat (to znaczy zaczyna się) reakcji syntezy DNA.

W języku hiszpańskim primar oznacza przeważać, przewyższać, dominować lub dawać prymat czegoś lub komuś. To znaczy dawaj preferencje. Po angielsku „do prime” oznacza przygotowanie lub gotowość na coś.

W każdym przypadku każda reakcja biologiczna musi być przygotowana na coś, a replikacja DNA nie jest wyjątkiem.

Indeks

  • 1 Komponenty
    • 1.1 Primasa
    • 1.2 Helicasa
    • 1.3 Polimeraza DNA
    • 1.4 Inne białka w primosomie?
  • 2 Inne funkcje primosomów
  • 3 aplikacje
  • 4 odniesienia

Komponenty

Ogólnie rzecz biorąc, każdy widelec replikacji powinien rekrutować co najmniej jednego primosomu. Dzieje się tak w określonym miejscu (sekwencji) zwanego DNA ori, według pochodzenia replikacji.

To właśnie w tym miejscu musi zostać zsyntetyzowana specyficzna cząsteczka RNA (starter), co doprowadzi do syntezy nowego DNA. Niezależnie od tego, czy replikacja jest jednokierunkowa (pojedynczy widelec replikacyjny z jednym kierunkiem), czy dwukierunkowa (dwa widelce replikacyjne, w dwóch przeciwnych kierunkach), DNA musi zostać otwarte i wykonane „pasmo”.

Tak zwany prążek liderowy (sens 3 'do 5') pozwala na ciągłą syntezę DNA w kierunku 5 'do 3' z pojedynczego miejsca hybrydowego DNA: RNA.

Opóźniony prążek, w przeciwnym kierunku, służy jako szablon do nieciągłej syntezy nowego DNA we frakcjach zwanych fragmentami Okazaki.

Aby dać początek każdemu fragmentowi Okazaki, początkowa reakcja musi być traktowana priorytetowo za każdym razem z tymi samymi primosomami (prawdopodobnie ponownie używanymi), aby utworzyć ten sam typ hybryd.

Primasa

Primaza RNA jest zależną od DNA polimerazą RNA; enzym, który wykorzystuje DNA jako matrycę do syntezy RNA komplementarnego do sekwencji tego.

Primaza RNA, w połączeniu z helikazą, wiąże się z matrycowym DNA i syntetyzuje starter lub starter o długości od 9 do 11 nt. Z końca 3 'tego RNA i przez działanie polimerazy DNA, nowa cząsteczka DNA zaczyna się wydłużać.

Helicasa

Innym podstawowym składnikiem primosomu jest helikaza: enzym zdolny do odwijania dwuniciowego DNA i dający początek pojedynczemu prążkowi DNA w obszarze, w którym działa.

To w tym prostym paśmie substratu DNA, w którym primaza RNA działa, dając początek pierwszemu, z którego synteza DNA rozciąga się od polimerazy DNA, która jest częścią replikatu.

Polimeraza DNA

Chociaż dla niektórych włącza się polimerazę DNA, to już mówimy o replizacie, prawda jest taka, że ​​jeśli nie rozpoczniesz syntezy DNA, nie potraktowano priorytetowo reakcji. A to osiąga tylko primosom.

W każdym razie polimerazy DNA są enzymami zdolnymi do syntezy DNA de novo z formy, która ich prowadzi. Istnieje wiele rodzajów polimeraz DNA, z których każda ma własne wymagania i cechy.

Wszystkie dodają trifosforany deoksynukleotydów do łańcucha, który rośnie w kierunku 5 'do 3'. Niektóre, ale nie wszystkie, polimerazy DNA mają aktywność czytania testowego.

Oznacza to, że po dodaniu serii nukleotydów enzym jest w stanie wykryć nieporozumienia, lokalnie degradować dotknięty obszar i dodać prawidłowe nukleotydy..

¿Inne białka w primosomie?

Ściśle mówiąc, wspomniane enzymy wystarczą, aby nadać priorytet syntezie DNA. Jednak stwierdzono, że inne białka biorą udział w składaniu i funkcjonowaniu primosomu.

Kontrowersja nie jest łatwa do rozwiązania, ponieważ primosomy różnych domen życia mają charakterystyczne zdolności funkcjonalne. Ponadto arsenał surowych RNA należy dodać do tych zakodowanych przez wirusy.

Moglibyśmy wyciągnąć wniosek, że każdy primosom ma zdolność do interakcji z innymi cząsteczkami w zależności od funkcji, która ma się spełnić.

Inne funkcje primosomów

Stwierdzono, że primosomy mogą również uczestniczyć w polimeryzacji cząsteczek DNA lub RNA, w terminalnym przenoszeniu różnych typów nukleotydów, w niektórych mechanizmach naprawy DNA, jak również w mechanizmie rekombinacji znanym jako połączenie końca końcowego. brak homologów.

Wreszcie zaobserwowano również, że primosomy, a przynajmniej premie, mogą również uczestniczyć w wznowieniu replikacji w aresztowanych widłach.

Można powiedzieć, że w pewnym sensie primosomy nie tylko rozpoczynają ten podstawowy mechanizm metabolizmu DNA (replikacji), ale także przyczyniają się do jego kontroli i homeostazy.

Aplikacje

Primosom bakteryjny jest przedmiotem aktywnych badań jako miejsce docelowe, które może umożliwić rozwój silniejszych antybiotyków. W Escherichia coli, primaza jest produktem translacyjnym genu dnaG.

Chociaż wszystkie żywe istoty używają podobnego mechanizmu do inicjowania replikacji DNA, białko DNA-G ma unikalne cechy.

Dlatego projektują biologicznie aktywne związki, które specyficznie atakują primosomy bakterii, nie wpływając na człowieka będącego ofiarą infekcji bakteryjnej.

Strategia wydaje się być tak obiecująca, że ​​badania są kierowane na inne składniki replikomu bakteryjnego. Ponadto hamowanie primazy i helikazy primosomu niektórych wirusów opryszczki zapewniło doskonałe wyniki kliniczne w walce z półpaścem i wirusami opryszczki zwykłej..

Referencje

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Wydanie). W. W. Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
  2. Baranovskiy, A.G., Babayeva, N.D., Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, Y. I., Tahirov, T .H. (2016) Mechanizm skoordynowanej pierwszej syntezy RNA-DNA przez ludzki primosom. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006-10020.
  3. Kaguni, J. M. (2018) Maszyny wielkocząsteczkowe, które powielają Escherichia coli chromosom jako cel do odkrycia leków. Antybiotyki (Basel), 7. doi: 10.3390 / antybiotyki7010023.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K.C. (2016). Biologia komórek molekularnych (8th wydanie). W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
  5. Shiraki, K. (2017) Inhibitor primazy Helicase amenamevir do zakażenia herpeswirusem: w kierunku praktycznego zastosowania w leczeniu półpaśca. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.