Кіріспе
ДНК полимеразаның ферменттер класы ДНК полимераза II (ДНК Pol II немесе Pol II деп те аталады) - PolB генінің кодтауында прокариоттық ДНК-ға тәуелді ДНК полимераза. ДНК полимераза II - 89,9 кДа ақуыз және ДНК полимеразалардың B тобының мүшесі. Оны алғаш рет 1970 жылы Томас Корнберг оқшаулап, келесі бірнеше жылда сипаттады. Pol II- нің in vivo функционалдылығы талқылануда, бірақ консенсус Pol II негізінен прокариоттық ДНК репликациясында резервтік фермент ретінде қатысатынын көрсетеді. Фермент 5′→3′ ДНК синтезі қабілетіне, сондай-ақ 3′→5′ экзонуклеазаның корректорлық белсенділігіне ие. ДНК Pol II оның адалдық пен процессивності арттыру үшін ДНК Pol III-ге ортақ бірнеше байланыстырушы серіктестермен өзара әрекеттеседі. Осы оқшауланған ферментке қатысты бірнеше зерттеулер ДНК поли I- нің ең алдымен жөндеу репликациясына қатысы бар екенін және негізгі репликациялық полимераза емес екенін көрсетті. ДНҚ поли I-нің in vivo рөлін жақсырақ түсіну үшін 1969 жылы Де Лусия мен Кэрнс осы ферментте жетіспейтін E. coli мутанттарын (Pol A1− деп аталады) шығарды. Бұл жаңа мутант штамм ультрафиолет сәулесіне сезімтал болды, бұл ДНК поли I-нің репликацияға қатысы бар деген гипотезаны растады. Мутант жануардың табиғи түріндей жылдамдықпен өскені ДНК-ның көбеюіне жауапты басқа ферменттің бар екендігін көрсетеді. Бірнеше зертханада жүргізілген параллель зерттеулер нәтижесінде жартылай консервативті ДНК репликациясына қатысы бар осы жаңа полимеразаның оқшаулануы мен сипатталуы жүргізілді. ДНК поли II алғаш рет Андерсон және басқалар кристалдастырды. 1994 жылы. 2023 жылы қартаюмен байланысты жеделдетілген транскрипция Pol II-де қателерді көбірек жасауға әкеп соғады, бұл көптеген ауруларға әкелуі мүмкін кемшілікті көшірмелерге әкеледі деп хабарлады.
the DNA polymerase
DNA polymerase II (also known as DNA Pol II or Pol II) is a prokaryotic DNA dependent DNA polymerase encoded by the PolB gene. DNA Polymerase II is an 89.9 kDa protein and is a member of the B family of DNA polymerases. It was originally isolated by Thomas Kornberg in 1970, and characterized over the next few years. The in vivo functionality of Pol II is under debate, yet consensus shows that Pol II is primarily involved as a backup enzyme in prokaryotic DNA replication. The enzyme has 5′→3′ DNA synthesis capability as well as 3′→5′ exonuclease proofreading activity. DNA Pol II interacts with multiple binding partners common with DNA Pol III in order to enhance its fidelity and processivity. Several studies involving this isolated enzyme indicated that DNA pol I was most likely involved in repair replication and was not the main replicative polymerase. In order to better understand the in vivo role of DNA pol I, E. coli mutants deficient in this enzyme (termed Pol A1−) were generated in 1969 by De Lucia and Cairns. As characterized, this new mutant strain was more sensitive to ultraviolet light, corroborating the hypothesis that DNA pol I was involved in repair replication. The mutant grew at the same rate as the wild type, indicating the presence of another enzyme responsible for DNA replication. The isolation and characterization of this new polymerase involved in semiconservative DNA replication followed, in parallel studies conducted by several labs. DNA pol II was first crystallized by Anderson et al. in 1994. In 2023 it was reported that ageing related accelerated transcription causes Pol II to make more mistakes, leading to flawed copies that can cause numerous diseases.
Құрылымы
ДНК Pol II - бұл polB (dinA) генінің кодымен кодталған 783 амин қышқылынан тұратын 89,9 кД ақуыз. Глобулярлы ақуыз, ДНК Pol II мономер ретінде жұмыс істейді, ал көптеген басқа полимеразалар кешенді құрайды. Бұл мономердің үш негізгі бөлігі бар, олар кең таралған тілмен алақаны, саусақтары және бас бармағы деп аталады. Бұл "қол" ДНК-ның бір жігін айналдырады. Комплекстің тұсында үш каталитикалық қалдық бар, олар жұмыс істеу үшін екі дивалентті металл ионымен үйлеседі. ДНК Pol II клеткада көп көшірмелері бар, шамамен 30-50, ал ДНК Pol III деңгейі клеткада бес есе аз.
Басқа B тобындағы полимеразалармен ұқсастығы
Полимеразалардың көпшілігі ұқсас құрылым мен функцияларға негізделген отбасыларға топтастырылған. ДНК Pol II адам ДНК Pol α, δ, ε және ζ-мен бірге B тобына жатады. Бұлардың барлығы RB69, 9°N 7 және Tgo-ның гомологтары. Б тобының басқа мүшелерінде кем дегенде бір басқа кіші бірлік бар, бұл ДНК Pol II-ді бірегей етеді.
Бекітілді
Полимеразалардың барлығы белгілі бір дәрежеде ДНК репликациясына қатысады, нуклеин қышқылдарының тізбектерін синтездейді. ДНК-ның репликациясы жасушаның көбеюінің маңызды аспектісі болып табылады. ДНК-ның көшірмесі жасалмаса, жасуша өз генетикалық ақпаратын ұрпақтарына бере алмайды. Прокариоттарда, мысалы, E. coli, ДНК Pol III - ДНК репликациясына қатысатын негізгі полимераза. ДНК Pol II хромосомалардың репликациясында маңызды фактор болмағанымен, оның басқа да рөлдері бар. ДНК Pol II ДНК репликациясына қатысады. Ол ДНК Pol III сияқты жылдам болмаса да, оны тиімді фермент ететін кейбір қабілеттері бар. Бұл ферменттің 3′→5′ экзонуклеаза белсенділігі және примаза белсенділігі бар. DNA Pol II - бұл жоғары сенімді фермент, алмастыру қателігі ≤ 2 × 10−6 және -1 фрейм ауысу қателігі ≤ 1 × 10−6. DNA Pol II Pol III-ден туындаған сәйкессіздіктерді түзеп, өңдей алады. Банах Орловска және басқалар. ДНК Pol II репликацияға қатысады, бірақ ол жіпке тәуелді және артықшылықпен артта қалған жіпті қайталайды. Ұсынылған механизм ДНК Pol III тоқтап қалғанда немесе жұмыс істемейтін болса, онда ДНК Pol II репликация нүктесіне арнайы шақырылып, репликацияны жалғастыра алады. Тізбедегі қателерді түзету үшін ДНК Pol II нуклеотидтік негіз жұптарын қалпына келтіруді катализдейді. In vitro зерттеулер Pol II- нің Pol III аксессуарлық ақуыздармен (β- шұғыл және шұғыл жүктеме кешені) ара- қатынаста болатынын көрсетті, бұл Pol II- нің өсіп келе жатқан жаңадан пайда болған талға қол жеткізуіне мүмкіндік береді. ДНК репликациясы кезінде ДНК Pol II функциясы туралы айтатын болсақ, бұл логикалық, өйткені Pol III кез келген қателер консервативті емес, өсуші жіпте болады. ДНК Pol II-нің N терминалды домені ДНК желісінің каталитикалық кіші бірлікке қосылуы мен ажыратылуына жауапты. ДНҚ Pol II-нің N терминалды доменінде бір жіпті ДНҚ-ны танитын екі сайт болуы мүмкін. Бір сайт ((s) бір жіпті ДНК-ны ДНК Pol II-ге қабылдау үшін жауапты, ал екінші сайт ((s) бір жіпті ДНК-ның ДНК Pol II-ден ажыратылуына жауапты. Субстратты байлағаннан кейін ДНК Pol II нуклеозид трифосфаттарын байлайды, бұл ДНК-ның сутекті байланысқан құрылымын сақтайды. Дұрыс dNTP содан кейін байланады және фермент кешені субдомендер мен амин қышқылдарының қалдықтарының конформациялық өзгерістеріне ұшырайды. Бұл конформациялық өзгерістер жөндеу синтезінің жылдамдығын арттырады. Белсенді сайтта D419 және D547 каталитикалық аспарт қышқылдары арқылы тұрақтандырылған екі Mg2+ ионы бар. Магний иондары ашық күйде dNTP-мен бірге ДНК-ға байланады және катализдің (жабық күй) өтуі үшін белсенді сайттағы аминқышқыл қалдықтарының конформациялық өзгерістерін үйлестіреді. Магний иондары босағаннан кейін фермент өзінің ашық күйіне қайта оралады.
Прокариоттық
ДНК полимеразасы II полимераза B отбасының мүшесі болып табылады және 3'-ден 5'-ке дейінгі ДНК репликациясында полимераза III-ді қолдайды. Полимераза III репликация қатесі кезінде тоқтаған жағдайда, Полимераза II сәйкес келмейтін негіздерді үзіп, оларды алып тастай алады. Полимераза II полимераза III-ге қарағанда сенімділік коэффициенті әлдеқайда жоғары, яғни оның дұрыс жұптаспау мүмкіндігін азайтады. Полимераза II-нің түзету қадамы болмаса, Полимераза III қате жұптасуларды кеңейтіп, осылайша мутация жасайды. Полимераза III- нің әсерінен пайда болатын мутациялардан қорғайтыннан басқа, Полимераза II полимераза IV- нің әсерінен пайда болатын мутациялардан қорғайды. Полимераза IV полимераза II-ге қарағанда қатеге ұшырайды, бірақ 3'-тен басталатын сәйкес келмейтін негізді жұптастыруды жөндеу үшін де жұмыс істейді. Полимераза II 3'-соңы полимераза IV-ден қорғайды және оның әрекетін тоқтатады. Бұл қорғаныс полимераза II қалыпты жұмыс істеп тұрған кезде мутациялар пайда болуын болдырмайды. Егер полимераза II мутацияға ұшырап немесе басқа факторлар әсерінен әрекетсіз болса, полимераза IV оның орнын басып, дұрыс емес жұптасқан негіздерді бекітеді.
Эукариоттық
Полимераза II В Отбасының эукариоттық мүшелерімен бірге табиғи түрде жұмыс істемейтін болса да, ол ұқсас құрылымдық және функционалдық мотивтерді бөліседі. B отбасының мүшелеріне полимераза α, ε, ζ және δ жатады. Бұл полимеразалардың барлығы жаңадан синтезделген ДНК-ны 3′→5′ бағытында түзету үшін жұмыс істейді. Бұл полимеразалар жетекші және артта қалған жіктердегі ДНК-ны синтездеуге қабілетті. Полимеразаның бұл класы өте дәл болады, бұл оларға ДНК синтезі кезінде пайда болатын кез келген дұрыс емес жұптасуларды түзетуге мүмкіндік береді.
Реттеу
ДНҚ полимераза II клеткада табиғи түрде көп кездеседі, ол әдетте полимераза III мөлшерінен бес есе көп болады. Бұл жоғары молдық полимераза II-ге полимераза III-ге қарсы күрес жасауға мүмкіндік береді. Бұл мөлшерді SOS-жауапты қоздыру кезінде арттыруға болады, ол polB генін жоғарылатады, сондықтан Polymerase II мөлшері шамамен жеті есеге дейін өседі. Полимераза II екі жіпте де жұмыс істей алса да, ол алдыңғы жіпке қарағанда артта қалған жіпті артық көретіндігі дәлелденді.