Кіріспе

Homo sapiens-те кездесетін сүтқоректілер ақуызы. Терминалды дезоксинуклеотидиль трансфераза (TdT), сондай-ақ ДНК нуклеотидилексотрансфераза (DNTT) немесе терминалды трансфераза деп аталады, бұл жас, пре-B, пре-T лимфоциттерінде және жедел лимфобластық лейкемия/лимфома жасушаларында экспрессияланатын мамандық ДНК полимеразасы. TdT антидене гендерінің рекомбинациясы кезінде TCR және BCR гендерінің V, D және J экзондарына N нуклеотидтерін қосады, бұл қосылыстың әртүрлілігін қамтамасыз етеді. Адамдарда терминалды трансфераза DNTT генімен кодталады. ДНК полимераза ферменттерінің X отбасының мүшесі ретінде, ол λ полимеразасы және μ полимеразасымен бірлесіп жұмыс істейді, олардың екеуі де X отбасы полимераза ферменттерінің құрамына кіреді. TdT енгізген әртүрлілік омыртқалы жануарлардың иммундық жүйесінің эволюциясында маңызды рөл атқарды, жасушаның патогендермен күресуге қабілетті антиген рецепторларының кең ауқымын қамтамасыз етті. TdT нокаут егешқұйрықтарын қолданған зерттеулер Т-жасуша рецепторларының (TCR) әртүрлілігі қалыпты немесе жабайы типтегі жүйелермен салыстырғанда (10 есе) айтарлықтай төмендегенін көрсетті. Ағзаның қорғаныс қабілеті TCR-дің әртүрлілігі артаған сайын артады. TdT 1960 жылы сүтқоректілерде анықталған алғашқы ДНК полимеразаларының бірі болғанымен, ол әлі де барлық ДНК полимеразаларының арасында ең жақсы түсінілмегендерінің бірі болып табылады. TdT ұрықтың бауыр гемопоэздік тамырлық жасушаларында (HSC) жоқ, бұл ұрық даму кезеңінде B жасушаларының қосылыстық әртүрлілігін айтарлықтай шектейді.

Функциясы мен реттеуі

Жалпы, TdT ДНК молекуласының 3' ұшына нуклеотидтерді қоса катализдейді. Көптеген ДНК полимеразалардан өзгеше, оған матрица қажет емес. Бұл ферменттің басым субстраты 3' иық болып табылады, бірақ ол 3' ұштарына тегіс немесе ойыс нуклеотидтерді де қоса алады. Сонымен қатар, TdT – in vivo ерітіндідегі бос нуклеотидтерден 2-15nt ДНК полимерлерін синтездеуді катализдейтін жалғыз полимераза. In vitro бұл қасиет нақты ұзындығы жоқ ДНК полимерлерінің кеңінен түзілуін катализдейді. In vivo түзілген 2-15nt ДНК фрагменттері ДНК жөндеу және/немесе рекомбинация механизмдерімен байланысты сигналдық жолдарда қатысады деп болжанады. Дегенмен, TdT |Mg(2+), |Mn(2+), |Zn(2+) және |Co(2+) сияқты кең ауқымды катиондарды пайдалану мүмкіндігімен ерекшеленеді. TdT көбінесе тимус және сүйек кемігі сияқты негізгі лимфоидты органдарда экспрессияланады. Оның экспрессиясын реттеу бірнеше арна арқылы жүзеге асады. Оларға TdIF1 сияқты белок-белок өзара әрекеттесулері жатады. TdIF1 – TdT полимеразасының ДНК байланысу аймағын жасырып, оның қызметін тежеу үшін TdT-мен өзара әрекеттесетін тағы бір белок. TdT экспрессиясын реттеу транскрипциялық деңгейде де жүреді, бұл реттеуге кезеңдік факторлар әсер етеді және даму шектеулеріне бағынады. Экспрессия көбінесе негізгі лимфоидты органдарда кездеседі, бірақ соңғы зерттеулер антиген арқылы стимуляция T-жасушалары үшін тимустан тыс гендік рекомбинацияға қажетті басқа ферменттермен бірге екінші TdT экспрессиясын тудыруы мүмкін екенін көрсетеді. Жіті лимфобласты лейкемиясымен ауыратын науқастар TdT-ны тым көп өндіреді.

Изоформаның өзгеруі

ТДТ-нің бірнеше изоформалары тышқандарда, сиырларда және адамдарда байқалды. Бүгінгі күнге дейін тышқанда екі, ал адамда үш вариант анықталды. Тышқанда анықталған екі сплайс варианты олардың ұзындығына сәйкес аталады: TdTS 509 аминқышқылынан тұрады, ал TdTL, ұзын варианты, 529 аминқышқылынан тұрады. TdTS және TdTL арасындағы айырмашылықтар ДНК мен нуклеотидтерді байланыстыратын аймақтардың сыртында кездеседі. 20 аминқышқылының айырмашылығы ферменттік белсенділікке қалай әсер етеді деген мәселе даулы, кейбір ғалымдар TdTL-дің модификациялары экзонуклеазалық белсенділікті сыйлайды десе, енді біреулері TdTL және TdTS-тің in vitro белсенділігі шамалы ғана ерекшеленеді деп санайды. Сонымен қатар, TdTL in vivo белгісіз механизм арқылы TdTS-тің каталитикалық белсенділігін модуляциялай алады деп хабарланады. Бұл TdT-нің V(D)J рекомбинациясындағы рөлін реттеуге көмектеседі деп ұсынылады. Адамның ТДТ изоформалары үш варианттан тұрады: TdTL1, TdTL2 және TdTS. TdTL1 лимфоидты жасушалардың желілерінде кеңінен экспрессияланады, ал TdTL2 негізінен қалыпты кішкентай лимфоциттерде экспрессияланады. Екеуі де экспрессияланған кезде ядрода орналасады және екеуінің де 3' > 5' экзонуклеаза белсенділігі бар. Керісінше, TdTS изоформаларында экзонуклеазалық белсенділік жоқ және олар V(D)J рекомбинациясы кезінде қажетті ұзартуды жүзеге асырады. Полимераза μ және полимераза λ TdT-ге ұқсас шаблонға тәуелді синтетикалық белсенділікті көрсетеді, бірақ төменгі ағындағы екі тізбекті ДНК-ға ұқсас тәуелділік байқалмайды. Бұдан әрі, λ полимеразасы да ұқсас шаблонға тәуелсіз синтетикалық белсенділікке ие екені анықталды. Терминал трансфераза ретіндегі белсенділігімен қатар, ол жалпыға ортақ шаблонға тәуелді түрде де жұмыс істейтіні белгілі. TdT мен полимераза μ арасындағы ұқсастықтар олардың эволюциялық жағынан жақын туыс екенін көрсетеді. Иммуногистохимия және ағын цитометриясында TdT-ға қарсы антиденелер антигенді иеленетін жетілмеген T және B жасушаларын, сондай-ақ плюрипотентті гематопоэтикалық дің жасушаларының болуын көрсету үшін қолданылуы мүмкін, ал жетілген лимфоидты жасушалар әрқашан TdT-теріс болады. Сау лимфа түйіндері мен тонзиллаларда TdT-оң жасушалар аз мөлшерде кездеседі, бірақ жедел лимфобластық лейкоздың қатерлі жасушалары да TdT-оң болады, сондықтан антидене осы ауруды диагностикалау және оны, мысалы, балалық шақтағы кішкентай жасушалы ісіктерден ажырату үшін панельдің бір бөлігі ретінде қолданылуы мүмкін. TdT сонымен қатар олигонуклеотидтердің De Novo синтезінде де қолданылды, TdT dNTP байланысқан аналогтары праймерді бір уақытта 1 нуклеотидке дейін ұзарта алады. Басқаша айтқанда, TdT ферменті праймерлік тізбекке бір-бір әріп қосып, синтетикалық ДНҚ жасауға қабілетті екенін көрсетті.