Processivitet

Inom molekylärbiologi och biokemi är processivitet ett enzyms förmåga att katalysera "på varandra följande reaktioner utan att släppa dess substrat " .

Till exempel är processivitet det genomsnittliga antalet nukleotider som tillsätts av ett polymerasenzym , såsom DNA-polymeras , per associationshändelse med mallsträngen. Eftersom bindningen av polymeraset till mallen är det hastighetsbegränsande steget i DNA-syntes [ citat behövs ] , är den totala hastigheten för DNA- replikation under S-fasen av cellcykeln beroende av processiviteten hos de DNA-polymeraser som utför replikationen. DNA- klämproteiner är integrerade komponenter i DNA-replikationsmaskineriet och tjänar till att öka processiviteten hos deras associerade polymeraser. Vissa polymeraser lägger till över 50 000 nukleotider till en växande DNA-sträng innan de dissocieras från mallsträngen, vilket ger en replikationshastighet på upp till 1 000 nukleotider per sekund.

DNA-bindande interaktioner

Polymeraser interagerar med fosfatryggraden och det mindre spåret i DNA:t, så deras interaktioner beror inte på den specifika nukleotidsekvensen. Bindningen förmedlas till stor del av elektrostatiska interaktioner mellan DNA:t och "tummen" och "handflatans" domäner av den metaforiskt handformade DNA-polymerasmolekylen. När polymeraset avancerar längs DNA-sekvensen efter tillsats av en nukleotid, dissocierar interaktionerna med den mindre skåran men de med fosfatryggraden förblir mer stabila, vilket möjliggör snabb återbindning till den mindre skåran vid nästa nukleotid.

Interaktioner med DNA:t underlättas också av DNA-klämproteiner , som är multimera proteiner som helt omger DNA:t, som de associerar med vid replikationsgafflarna . Deras centrala por är tillräckligt stor för att släppa in DNA-strängarna och vissa omgivande vattenmolekyler, vilket gör att klämman kan glida längs DNA:t utan att dissociera från det och utan att lossa protein-proteininteraktionerna som bibehåller toroidformen . När det förknippas med en DNA-klämma är DNA-polymeras dramatiskt mer processivt; utan klämman har de flesta polymeraser en processivitet på endast cirka 100 nukleotider. Interaktionerna mellan polymeraset och klämman är mer ihållande än de mellan polymeraset och DNA:t. Sålunda, när polymeraset dissocierar från DNA:t, är det fortfarande bundet till klämman och kan snabbt återassocieras med DNA:t. Ett exempel på en sådan DNA-klämma är PCNA (proliferating cell nuclear antigen) som finns i S. cervesiae .

Polymeras processiviteter

Flera DNA-polymeraser har specialiserade roller i DNA-replikationsprocessen. I E. coli , som replikerar hela sitt genom från en enda replikationsgaffel, är polymeraset DNA Pol III det enzym som primärt ansvarar för DNA-replikation och bildar ett replikationskomplex med extremt hög processivitet. Det besläktade DNA Pol I har exonukleasaktivitet och tjänar till att bryta ned de RNA-primrar som används för att initiera DNA-syntes. Pol I syntetiserar sedan de korta DNA-fragmenten i stället för de tidigare RNA-fragmenten. Således är Pol I mycket mindre processiv än Pol III eftersom dess primära funktion i DNA-replikation är att skapa många korta DNA-regioner snarare än några mycket långa regioner.

I eukaryoter , som har en mycket högre mångfald av DNA-polymeraser, kallas det initierande enzymet med låg processivitet Pol α , och förlängningsenzymerna med hög processivitet är Pol δ och Pol ε . Både prokaryoter och eukaryoter måste "handla" bundna polymeraser för att göra övergången från initiering till förlängning. Denna process kallas polymerasväxling.

Vidare läsning

  • Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R. (2004). Molecular Biology of the Gene 5:e uppl. Benjamin Cummings: Cold Spring Harbor Laboratory Press.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Processivity&oldid=1044388530 "