Войти
В молекулярной биологии и биохимии, процессивность - это фермент способность катализировать "последовательные реакции без выделения i ts субстрат ".
Например, процессивность - это среднее количество нуклеотидов, добавленных полимеразой ферментом, таким как ДНК-полимераза, на событие ассоциации с цепочкой шаблона. Поскольку связывание полимеразы с матрицей является этапом ограничения скорости в синтезе ДНК, общая скорость репликации ДНК во время S фазы клеточный цикл зависит от процессивности ДНК-полимераз, выполняющих репликацию. ДНК-зажим белки являются неотъемлемыми компонентами механизма репликации ДНК и служат для увеличения процессивности связанных с ними полимераз. Некоторые полимеразы добавляют более 50 000 нуклеотидов к растущей цепи ДНК перед диссоциацией от цепи-матрицы, обеспечивая скорость репликации до 1000 нуклеотидов в секунду.
Полимеразы взаимодействуют с фосфатный остов и малая бороздка ДНК, поэтому их взаимодействия не зависят от конкретной нуклеотидной последовательности. Связывание в значительной степени опосредуется электростатическими взаимодействиями между ДНК и доменами «большого пальца» и «ладони» молекулы ДНК-полимеразы, имеющей метафорическую форму руки. Когда полимераза продвигается по последовательности ДНК после добавления нуклеотида, взаимодействия с малой бороздкой диссоциируют, но взаимодействия с фосфатным остовом остаются более стабильными, обеспечивая быстрое повторное связывание с малой бороздкой на следующем нуклеотиде.
Взаимодействиям с ДНК также способствуют белки зажима ДНК, которые представляют собой мультимерные белки, полностью окружающие ДНК, с которой они связываются в репликационных вилках. Их центральная пора достаточно велика, чтобы пропускать нити ДНК и некоторые окружающие молекулы воды, что позволяет зажиму скользить вдоль ДНК, не отделяясь от нее и не ослабляя белок-белковые взаимодействия, которые поддерживают форму тороида. Когда она связана с зажимом ДНК, ДНК-полимераза значительно более процессивна; без зажима большинство полимераз имеют процессивность всего около 100 нуклеотидов. Взаимодействия между полимеразой и зажимом более устойчивы, чем взаимодействия между полимеразой и ДНК. Таким образом, когда полимераза диссоциирует от ДНК, она все еще связана с зажимом и может быстро повторно связываться с ДНК. Примером такого зажима ДНК является PCNA (ядерный антиген пролиферирующих клеток), обнаруженный в S. cervesiae.
Множественные ДНК-полимеразы играют особую роль в процессе репликации ДНК. В Э. coli, которая реплицирует весь свой геном из одной репликационной вилки, полимераза ДНК Pol III является ферментом, в первую очередь ответственным за репликацию ДНК, и образует репликационный комплекс с чрезвычайно высокой процессивностью. Родственный ДНК Pol I обладает экзонуклеазной активностью и служит для разрушения праймеров РНК, используемых для инициации синтеза ДНК. Затем Pol I синтезирует короткие фрагменты ДНК вместо бывших фрагментов РНК. Таким образом, Pol I гораздо менее процессивен, чем Pol III, потому что его основная функция в репликации ДНК состоит в создании множества коротких участков ДНК, а не нескольких очень длинных участков.
У эукариот, которые имеют гораздо большее разнообразие ДНК-полимераз, инициирующий фермент с низкой процессивностью называется Pol α, а ферменты удлинения с высокой процессивностью - Pol δ и Pol ε. И прокариоты, и эукариоты должны «обмениваться» связанными полимеразами, чтобы осуществить переход от инициации к удлинению. Этот процесс называется переключением полимеразы.
