La helicasa DnaB es una enzima bacteriana que abre la horquilla de replicación durante la replicación del ADN . Aunque se desconoce el mecanismo por el cual DnaB acopla la hidrólisis de ATP a la translocación a lo largo del ADN y desnaturaliza el dúplex, se ha observado un cambio en la estructura cuaternaria de la proteína que implica la dimerización del dominio N-terminal y puede ocurrir durante el ciclo enzimático . [1] Inicialmente, cuando DnaB se une a dnaA , se asocia con dnaC , un regulador negativo. Después de que DnaC se disocia, DnaB se une a dnaG .
El extremo N-terminal tiene una estructura multihelicoidal que forma un haz ortogonal. [1] El dominio C-terminal contiene un sitio de unión de ATP y, por lo tanto, es probablemente el sitio de hidrólisis de ATP.
En eucariotas, la función helicasa la proporciona el complejo MCM ( mantenimiento de minicromosomas ).
La helicasa DnaB es el producto del gen dnaB . DnaB se expresa como un monómero y se oligomeriza en hexámero a través de interacciones N-terminales. Las helicasas replicativas tienen un anillo central y esa característica se conserva desde bacterias hasta eucariotas. La energía para la actividad de DnaB es proporcionada por la hidrólisis de NTP. La energía mecánica mueve a DnaB hacia la horquilla de replicación, dividiéndola físicamente por la mitad.
En E. coli , dnaB es una proteína hexamérica de seis subunidades de 471 residuos, que forman una estructura en forma de anillo con simetría triple. Durante la replicación del ADN, la hebra rezagada de ADN se une al canal central de dnaB, y la segunda hebra de ADN queda excluida. La unión de los NTP provoca un cambio conformacional y la hidrólisis posterior permite que dnaB se transloque a lo largo del ADN, forzando así mecánicamente la separación de las hebras de ADN. [2]
Al menos 10 enzimas o proteínas diferentes participan en la fase de iniciación de la replicación. Abren la hélice de ADN en el origen y establecen un complejo de preimpresión para las reacciones posteriores. El componente crucial en el proceso de iniciación es la proteína DnaA, un miembro de la familia de proteínas AAA+ ATPasa (ATPasas asociadas con diversas actividades celulares). Muchas ATPasas AAA+, incluida la DnaA, forman oligómeros e hidrolizan el ATP con relativa lentitud. Esta hidrólisis del ATP actúa como un interruptor que media la interconversión de la proteína entre dos estados. En el caso de la DnaA, la forma unida al ATP está activa y la forma unida al ADP está inactiva.
Ocho moléculas de proteína DnaA, todas en estado unido a ATP, se ensamblan para formar un complejo helicoidal que abarca los sitios R e I en oriC. DnaA tiene una mayor afinidad por los sitios R que por los sitios I, y se une a los sitios R igualmente bien en su forma unida a ATP o ADP. Los sitios I, que se unen solo a DnaA unido a ATP, permiten la discriminación entre las formas activa e inactiva de DnaA. La envoltura derecha apretada del ADN alrededor de este complejo introduce una superenrollación positiva efectiva . La tensión asociada en el ADN cercano conduce a la desnaturalización en la región 'DUE' (elemento de desenrollado del ADN) rica en A:T. El complejo formado en el origen de replicación también incluye varias proteínas de unión al ADN: Hu, IHF y FIS que facilitan la flexión del ADN.
La proteína DnaC, otra ATPasa AAA+, carga entonces la proteína DnaB en las hebras de ADN separadas en la región desnaturalizada. Un hexámero de DnaC, cada subunidad unida a ATP, forma un complejo apretado con la helicasa DnaB hexamérica, con forma de anillo. Esta interacción DnaC-DnaB abre el anillo DnaB, proceso que es ayudado por una interacción adicional entre DnaB y DnaA. Dos de los hexámeros DnaB con forma de anillo se cargan en la DUE, uno en cada hebra de ADN. El ATP unido a DnaC se hidroliza, liberando DnaC y dejando DnaB unido al ADN.
La carga de la helicasa DnaB es el paso clave en el inicio de la replicación. Como helicasa replicativa, DnaB migra a lo largo del ADN monocatenario en la dirección 5'→3', desenrollando el ADN a medida que viaja. Las helicasas DnaB cargadas en las dos cadenas de ADN viajan en direcciones opuestas, creando dos posibles horquillas de replicación. Todas las demás proteínas en la horquilla de replicación están vinculadas directa o indirectamente a DnaB. [3]
