Holoenzima ADN polimerasa III

Complejo enzimático primario implicado en la replicación del ADN procariota

Representación esquemática de la ADN polimerasa III* (con subunidades). Se trata del antiguo "modelo de trombón" de los libros de texto, con dos unidades de Pol III.

La holoenzima ADN polimerasa III es el principal complejo enzimático implicado en la replicación del ADN procariota . Fue descubierta por Thomas Kornberg (hijo de Arthur Kornberg ) y Malcolm Gefter en 1970. El complejo tiene una alta procesividad (es decir, la cantidad de nucleótidos agregados por evento de unión) y, específicamente refiriéndose a la replicación del genoma de E. coli , trabaja en conjunto con otras cuatro ADN polimerasas ( Pol I , Pol II , Pol IV y Pol V ). Al ser la principal holoenzima involucrada en la actividad de replicación, la holoenzima ADN Pol III también tiene capacidades de corrección de errores que corrigen los errores de replicación por medio de la actividad de exonucleasa que lee 3'→5' y sintetiza 5'→3'. La ADN Pol III es un componente del replisoma , que se encuentra en la horquilla de replicación.

Componentes

El replisoma se compone de lo siguiente:

• 2 enzimas Pol III de ADN , cada una de ellas compuesta por subunidades α , ε y θ . (Se ha demostrado que existe una tercera copia de Pol III en el replisoma. ^[1] )
  • La subunidad α (codificada por el gen dnaE ) tiene la actividad polimerasa.
  • La subunidad ε ( dnaQ ) tiene actividad exonucleasa 3'→5'.
  • La subunidad θ ( holE ) estimula la corrección de la subunidad ε.
• 2 unidades β ( dnaN ) que actúan como abrazaderas deslizantes del ADN , mantienen la polimerasa unida al ADN.
• 2 unidades τ ( dnaX ) que actúan para dimerizar dos de las enzimas principales (subunidades α, ε y θ).
• 1 unidad γ (también dnaX) que actúa como un cargador de pinza para los fragmentos de Okazaki de la cadena rezagada , ayudando a las dos subunidades β a formar una unidad y unirse al ADN. La unidad γ está formada por 5 subunidades γ que incluyen 3 subunidades γ, 1 subunidad δ ( holA ) y 1 subunidad δ' ( holB ). La δ está involucrada en la copia de la cadena rezagada.
• Χ ( holC ) y Ψ ( holD ) que forman un complejo 1:1 y se unen a γ o τ. X también puede mediar el cambio del cebador de ARN al ADN. ^[2]

Actividad

La ADN polimerasa III sintetiza pares de bases a una velocidad de alrededor de 1000 nucleótidos por segundo. ^[3] La actividad de la ADN polimerasa III comienza después de la separación de las cadenas en el origen de replicación. Debido a que la síntesis de ADN no puede comenzar de novo , la primasa (una ARN polimerasa ) sintetiza un cebador de ARN complementario a una parte del ADN monocatenario : ^{[ cita requerida ]}

("!" para ARN , '"$" para ADN , "*" para polimerasa )

--------> * * * *! ! ! ! _ _ _ _ _ _ _ _ | ARN | <-- cadena principal de ribosa (azúcar)-fosfatoGUAU | Pol | <-- Cebador de ARN* * * * |_ _ _ _| <--enlace de hidrógenoCATAGCATCC <-- plantilla de ADN monocatenario ( ADN monocatenario )_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- cadena principal de desoxirribosa (azúcar)-fosfato$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Adición a 3'OH

A medida que avanza la replicación y el replisoma avanza, la ADN polimerasa III llega al cebador de ARN y comienza a replicar el ADN, añadiendo el 3'OH del cebador: ^{[ cita requerida ]}

 * * * *! ! ! ! _ _ _ __ _ _ _ | ADN | <-- cadena principal de desoxirribosa (azúcar)-fosfatoGUAU | Pol | <-- Cebador de ARN* * * * |_III_ _| <--enlace de hidrógenoCATAGCATCC <-- plantilla de ADN monocatenario ( ADN monocatenario )_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- cadena principal de desoxirribosa (azúcar)-fosfato$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Síntesis de ADN

La ADN polimerasa III sintetizará entonces una cadena de ADN continua o discontinua, dependiendo de si esto ocurre en la cadena principal o en la cadena rezagada ( fragmento de Okazaki ) del ADN. La ADN polimerasa III tiene una alta procesividad y, por lo tanto, sintetiza ADN muy rápidamente. Esta alta procesividad se debe en parte a las abrazaderas β que "sujetan" las cadenas de ADN. ^{[ cita requerida ]}

 -----------> * * * *!! !! !! $ $ $ $ $ $ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ | ADN | <-- cadena principal de desoxirribosa (azúcar)-fosfatoGUAUCGTAGG| Pol | <-- Cebador de ARN* * * * * * * * * * |_III_ _| <--enlace de hidrógenoCATAGCATCC <-- plantilla de ADN monocatenario ( ADN monocatenario )_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <-- cadena principal de desoxirribosa (azúcar)-fosfato$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Eliminación de la imprimación

Después de la replicación de la región deseada, la ADN polimerasa I elimina el cebador de ARN mediante el proceso de traducción de la muesca . La eliminación del cebador de ARN permite que la ADN ligasa ligue la muesca ADN-ADN entre el nuevo fragmento y la cadena anterior. La ADN polimerasa I y III, junto con muchas otras enzimas, son necesarias para la alta fidelidad y alta procesividad de la replicación del ADN. ^{[ cita requerida ]}

Véase también

• Abrazadera beta
• ADN polimerasa
• Replicación del ADN

Referencias

1. Reyes-Lamothe R, Sherratt D, Leake M (2010). "Estequiometría y arquitectura de la maquinaria de replicación activa del ADN en Escherichia coli". Science . 328 (5977): 498–501. Bibcode :2010Sci...328..498R. doi :10.1126/science.1185757. PMC 2859602 . PMID  20413500. 
2. Olson MW, Dallmann HG, McHenry CS (diciembre de 1995). "Complejo DnaX de la holoenzima de la ADN polimerasa III de Escherichia coli. El complejo chi psi funciona aumentando la afinidad de tau y gamma por delta.delta' hasta un rango fisiológicamente relevante". J. Biol. Chem . 270 (49): 29570–7. doi : 10.1074/jbc.270.49.29570 . PMID  7494000.
3. Kelman Z, O'Donnell M (1995). "Holoenzima de la ADN polimerasa III: estructura y función de una máquina de replicación cromosómica". Annu. Rev. Biochem . 64 : 171–200. doi :10.1146/annurev.bi.64.070195.001131. PMID  7574479.

Enlaces externos

• Descripción general de la Universidad Estatal de Oregón
• ADN+polimerasa+III en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• Cómo acabar con las bacterias patógenas: cómo inhibir un complejo clave de la ADN polimerasa