Войти
| Домен Toprim | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Symbol | Toprim | ||||||||
| Pfam | PF01751 | ||||||||
| Pfam clan | Toprim-like | ||||||||
| InterPro | IPR006171 | ||||||||
| SCOPe | 2fcj / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| каталитическое ядро ДНК-примазы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Toprim_N | ||||||||
| Pfam | PF08275 | ||||||||
| InterPro | IPR013264 | ||||||||
| SCOPe | 1dd9 / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| ДНК-примаза, малая субъединица | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | ДНК_примаза_S | ||||||||
| Pfam | PF01896 | ||||||||
| Pfam clan | AEP | ||||||||
| InterPro | IPR002755 | ||||||||
| SCOPe | 1g71 / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| ДНК-примаза, большая субъединица | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | ДНК_примаза_lrg | ||||||||
| Pfam | PF04104 | ||||||||
| Pfam clan | CL0242 | ||||||||
| InterPro | IPR007238 | ||||||||
| SCOPe | 1zt2 / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
ДНК-примаза - это фермент, участвующий в репликации ДНК и являющийся типом РНК-полимераза. Примаза катализирует синтез короткого сегмента РНК (или ДНК в некоторых организмах), называемого праймером, комплементарным матрице оцДНК (одноцепочечная ДНК). После этого удлинения кусок РНК удаляется экзонуклеазой от 5 'до 3' и заполняется ДНК.
Асимметрия в синтезе ведущих и отстающих цепей, показана роль ДНК-примазы 
Этапы синтеза ДНК, показана роль ДНК-примазы В бактериях праймаза связывается с ДНК-геликазой, образуя комплекс, называемый примосомой. Примаза активируется геликазой, где она затем синтезирует короткий праймер РНК длиной примерно 11 ± 1 нуклеотидов, к которому новые нуклеотиды могут быть добавлены ДНК-полимеразой. Примазы архей и эукариот представляют собой гетеродимерные белки с одной большой регуляторной и одной малой каталитической субъединицей.
Сегменты РНК сначала синтезируются примазой, а затем удлиняются ДНК-полимеразой. Затем ДНК-полимераза образует белковый комплекс с двумя субъединицами примазы, чтобы сформировать комплекс примазы альфа-ДНК-полимеразы. Primase - одна из наиболее подверженных ошибкам и медленных полимераз. Приматы в таких организмах, как E. coli синтезирует от 2000 до 3000 праймеров со скоростью один праймер в секунду. Примаза также действует как механизм остановки, чтобы предотвратить опережение ведущей нити от отстающей нити, останавливая продвижение репликационной вилки. Этап определения скорости в праймазе - это когда первая фосфодиэфирная связь образуется между двумя молекулами РНК.
Механизмы репликации различаются у разных бактерий и вирусов, где праймаза ковалентно связываются с геликазой в вирусах, таких как бактериофаг Т7. В таких вирусах, как вирус простого герпеса (HSV-1), примаза может образовывать комплексы с геликазой. Комплекс прайма-геликаза используется для раскручивания дцДНК (двухцепочечной) и синтеза отстающей цепи с использованием праймеров РНК. Большинство праймеров, синтезируемых праймазой, имеют длину от двух до трех нуклеотидов.
Существует два основных типа примазы: DnaG, обнаруживаемая у большинства бактерий, и суперсемейство AEP (архео-эукариотическая примаза), обнаруживаемое в примазах архей и эукариот. В то время как бактериальные примазы (DnaG -тип) состоят из одной белковой единицы (мономера) и синтезируют праймеры РНК, праймы AEP обычно состоят из двух разных примазных единиц (гетеродимер) и синтезируют праймеры, состоящие из двух частей. с компонентами как РНК, так и ДНК. Хотя эти два суперсемейства функционально схожи, они развивались независимо друг от друга.
Кристаллическая структура примазы в E. coli с ядром, содержащим белок DnaG, была определена в 2000 году. Комплекс DnaG и примазы имеет форму кешью. и содержит три поддомена. Центральный субдомен образует a, который состоит из смеси пяти бета-листов и шести альфа-спиралей. Верхняя складка используется для регуляторов связывания и металлов. Примаза использует домен phosphotransfer для координации переноса металлов, что отличает ее от других полимераз. Боковые субъединицы содержат терминал NH2 и COOH, состоящий из альфа-спиралей и бета-листов. Терминал NH 2 взаимодействует со связывающим доменом цинк и COOH-концевой областью, которая взаимодействует с DnaB-ID.
Складка Топрим также обнаруживается в топоизомераза и митохрондриальная Twinkle примаза / геликаза. Некоторые DnaG-подобные (бактериоподобные; InterPro : IPR020607 ) примазы были обнаружены в геномах архей.
Эукариотические и архейные примазы имеют тенденцию быть более похожими друг на друга с точки зрения структуры и механизма, чем на бактериальные примазы. Суперсемейство архей-эукариот примаз (AEP), к которому принадлежит большинство каталитических субъединиц эукариальных и архейных примаз, недавно было переопределено как семейство примаз-полимераз в знак признания многих других ролей, которые играют ферменты в этом семействе. Эта классификация также подчеркивает широкое происхождение примазов AEP; суперсемейство теперь распознается как переходное между функциями РНК и ДНК.
Примазы архей и эукариот представляют собой гетеродимерные белки с одной большой регуляторной (человеческий PRIM2, p58) и одной маленькой каталитической субъединицей (человеческая PRIM1, стр. 48/49). Большая субъединица содержит N-концевой кластер 4Fe – 4S, расщепленный у некоторых архей как PriX / PriCT. Большая субъединица участвует в улучшении активности и специфичности маленькой субъединицы. Например, удаление части, соответствующей большой субъединице в гибридном белке PolpTN2, приводит к более медленному ферменту с активностью обратной транскриптазы.
Рисунок 1. Выбор многофункциональных примаз в трех доменах жизнь (эукариоты, археи, бактерии). Способность прайма к выполнению определенного действия обозначается галочкой. Адаптировано из. Семейство примаз-полимераз AEP имеет разнообразные особенности, помимо создания только праймеров. Помимо праймирования ДНК во время репликации, ферменты AEP могут выполнять дополнительные функции в процессе репликации ДНК, такие как полимеризация ДНК или РНК, терминальный перенос, синтез транслезии (TLS), негомологичное соединение концов (NHEJ) и, возможно, при перезапуске остановившихся вилок репликации. Примазы обычно синтезируют праймеры из рибонуклеотидов (NTP); однако примазы с полимеразными способностями также обладают сродством к дезоксирибонуклеотидам (dNTP). Примазы с терминальной функцией трансферазы способны добавлять нуклеотиды к 3’-концу цепи ДНК независимо от матрицы. Другие ферменты, участвующие в репликации ДНК, такие как геликазы, также могут проявлять примазную активность.
Человек PrimPol (ccdc111) выполняет функции как примазы, так и полимеразы, как и многие архейские примасы; проявляет активность терминальной трансферазы в присутствии марганца; и играет важную роль в синтезе транслезии и в перезапуске остановившихся вилок репликации. PrimPol активно задействуется в поврежденных участках благодаря взаимодействию с RPA, адаптерным белком, который облегчает репликацию и восстановление ДНК. PrimPol имеет домен цинкового пальца, подобный домену некоторых вирусных примаз, который важен для синтеза трансфузии и активности примаз, а также может регулировать длину праймера. В отличие от большинства примаз, PrimPol обладает уникальной способностью запускать цепочки ДНК с dNTP.
PriS, малая субъединица архейной примазы, играет роль в синтезе трансфузии (TLS) и может обходить распространенные повреждения ДНК. У большинства архей отсутствуют специализированные полимеразы, которые выполняют TLS у эукариот и бактерий. Только PriS предпочтительно синтезирует цепочки ДНК; но в сочетании с PriL, большой субъединицей, увеличивается активность РНК-полимеразы.
У Sulfolobus solfataricus примазный гетеродимер PriSL может действовать как примаза, полимераза и терминальная трансфераза. Считается, что PriSL инициирует синтез праймеров с помощью NTP, а затем переключается на dNTP. Фермент может полимеризовать цепи РНК или ДНК, при этом длина продуктов ДНК достигает 7000 нуклеотидов (7 т.п.н.). Предполагается, что эта двойная функциональность может быть общей чертой архейных примаз.
Мультифункциональные примазы AEP также появляются у бактерий и фагов, которые их инфицируют. Они могут отображать новые доменные организации с доменами, которые несут еще больше функций за пределы полимеризации.
Бактериальный LigD (A0R3R7 ) в первую очередь участвует в пути NHEJ. Он имеет домен полимеразы / примазы суперсемейства AEP, домен 3'-фосфоэстеразы и домен лигазы. Он также способен проявлять активность примазы, ДНК и РНК-полимеразы и терминальной трансферазы. Активность полимеризации ДНК может давать цепи длиной более 7000 нуклеотидов (7 т.п.н.), тогда как полимеризация РНК дает цепи длиной до 1 т.п.н.
ферменты AEP широко распространены и могут закодированы в мобильных генетических элементах, включая вирусы / фаги и плазмиды. Они либо используют их как единственный белок репликации, либо в сочетании с другими белками, связанными с репликацией, такими как геликазы и, реже, ДНК-полимеразы. В то время как присутствие AEP в эукариотических и архейных вирусах ожидается в том смысле, что они отражают их хозяев, бактериальные вирусы и плазмиды также так же часто кодируют ферменты суперсемейства AEP, как и примазы семейства DnaG. Большое разнообразие семейств AEP было обнаружено в различных бактериальных плазмидах сравнительными геномными исследованиями. Их эволюционная история в настоящее время неизвестна, поскольку они, обнаруженные у бактерий и бацериофагов, слишком отличаются от своих архео-эукариотических гомологов для недавнего горизонтального переноса генов.
MCM-подобной геликазы в штамме Bacillus cereus ATCC 14579 (BcMCM ; Q81EV1 ) представляет собой геликазу SF6, слитую с примазой AEP. Фермент выполняет функции как примазы, так и полимеразы в дополнение к функции геликазы. Кодирующий его ген обнаружен в профаге. Он имеет гомологию с ORF904 плазмиды pRN1 из Sulfolobus islandicus, которая имеет домен AEP PrimPol. Вирус осповакцины D5 и примаза HSV также являются примерами слияния AEP-геликазы.
PolpTN2 представляет собой примазу архей, обнаруженную в плазмиде TN2. Он представляет собой слияние доменов, гомологичных PriS и PriL, проявляет активность как прайазы, так и ДНК-полимеразы, а также функцию терминальной трансферазы. В отличие от большинства примаз, PolpTN2 образует праймеры, состоящие исключительно из dNTP. Неожиданно, когда PriL-подобный домен был усечен, PolpTN2 мог также синтезировать ДНК на матрице РНК, т.е. действовать как РНК-зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза).
Даже примазы DnaG могут иметь дополнительные функции, если даны правильные домены. gp4 фага T7 представляет собой слияние примазы и геликазы DnaG и выполняет обе функции при репликации.
