Primosome componenten, functies en toepassingen

een primosoom, in de genetica en andere takken van de biologie is het een multiproteïne complex dat belast is met het uitvoeren van de eerste stappen die leiden tot de replicatie van DNA. DNA-replicatie is een complex proces dat meerdere stadia omvat, elk strikt gereguleerd om de trouw en correcte segregatie van de gegenereerde moleculen te waarborgen.

Het replicatieve complex dat alle stappen van replicatie uitvoert, wordt replisome genoemd en degene die verantwoordelijk is voor de start ervan, het primosoom. Alleen de eiwitten die geassocieerd blijven en een complexe multiproteïne-superstructuur vormen, behoren tot deze lichamen of soma's. Veel andere aanvullende eiwitten vervullen echter extra rollen in de primosomen.

Het primosoom moet een klein RNA-molecuul synthetiseren dat de DNA-polymerasen vertelt waar de synthese moet worden gestart de novo van DNA Dit kleine RNA-molecuul wordt primer (voor anderen, primer) genoemd, omdat het primaat (dat wil zeggen, begint) geeft aan de DNA-synthesereactie.

In het Spaans betekent primar overwinnen, excelleren, overheersen of het geven van voorrang aan iets of iemand. Dat wil zeggen, voorkeur geven. In het Engels betekent 'primen' iets voorbereiden of ergens op voorbereid zijn.

In elk geval moet elke biologische reactie voor iets worden klaargemaakt en DNA-replicatie is geen uitzondering.

index

• 1 componenten
  • 1.1 Primasa
  • 1.2 Helicasa
  • 1.3 DNA-polymerase
  • 1.4 Andere eiwitten in het primosoom?
• 2 Andere functies van de primosomen
• 3 toepassingen
• 4 Referenties

componenten

Over het algemeen moet elke replicatievork ten minste één primosoom aantrekken. Dit gebeurt op een specifieke plaats (sequentie) van het DNA dat wordt genoemd ori, naar herkomst van replicatie.

Het is op deze site dat het specifieke RNA-molecuul (primer) moet worden gesynthetiseerd, wat zal leiden tot de synthese van nieuw DNA. Ongeacht of de replicatie unidirectioneel is (een enkele replicatievork met een enkele richting) of bidirectioneel (twee replicatievorken, in twee tegengestelde richtingen), moet het DNA worden geopend en moet de "band" worden gemaakt.

De zogenaamde leader-band (3 'tot 5'-sense) maakt de continue synthese van DNA in de 5' naar 3'-richting mogelijk, uitgaande van een enkel hybride DNA-veld: RNA.

De vertraagde band, in de tegenovergestelde richting, dient als een sjabloon voor de discontinue synthese van nieuw DNA in fracties genaamd Okazaki-fragmenten.

Om oorsprong te geven aan elk Okazaki-fragment, moet de initiële reactie telkens worden geprioriteerd met dezelfde primosomen (waarschijnlijk opnieuw gebruikt) om hetzelfde type hybriden te vormen.

primase

RNA-primase is een DNA-afhankelijk RNA-polymerase; een enzym dat DNA gebruikt als een sjabloon om een ​​RNA te complementeren dat complementair is aan de volgorde hiervan.

De RNA-primase, samen met de helicase, bindt aan het matrijs-DNA en synthetiseert een primer of primer met een lengte van 9 tot 11 nt. Vanaf het 3'-uiteinde van dit RNA en door de werking van DNA-polymerase begint een nieuw DNA-molecuul te elongeren.

helicase

Een andere fundamentele component van het primosoom is een helicase: een enzym dat in staat is om het dubbelstrengige DNA af te wikkelen en aanleiding geeft tot een enkele DNA-band in het gebied waar het werkt.

Het is in deze eenvoudige DNA-substraatband waar primase-RNA werkt om aanleiding te geven tot de eerste waarvan de DNA-synthese zich uitstrekt van het DNA-polymerase dat deel uitmaakt van het replisoom.

DNA-polymerase

Hoewel voor sommigen DNA-polymerase is opgenomen, hebben we het nu al over het replisoom, de waarheid is dat als je niet start met de synthese van DNA de reactie niet als prioriteit heeft aangemerkt. En dit wordt alleen bereikt door het primosoom.

In elk geval zijn DNA-polymerasen enzymen die in staat zijn om DNA te synthetiseren de novo van een mal die hen begeleidt. Er zijn veel soorten DNA-polymerasen, elk met zijn eigen vereisten en kenmerken.

Alle voegen deoxynucleotide-trifosfaten toe aan een keten die groeit in de richting van 5 'naar 3'. Sommige, maar niet alle, DNA-polymerasen hebben testlezingsactiviteit.

Dat wil zeggen, na het toevoegen van een reeks nucleotiden, kan het enzym misverhelderingen detecteren, lokaal het aangetaste gebied afbreken en de juiste nucleotiden toevoegen..

¿Andere eiwitten in het primosoom?

Strikt genomen zouden de genoemde enzymen voldoende zijn om prioriteit te geven aan de synthese van DNA. Er is echter gevonden dat andere eiwitten zijn betrokken bij de assemblage en het functioneren van het primosoom.

De controverse is niet gemakkelijk op te lossen omdat de primosomen van verschillende levensdomeinen onderscheidende functionele capaciteiten hebben. Bovendien moet het arsenaal aan onbewerkte RNA's worden toegevoegd aan de arsenalen die door de virussen worden gecodeerd.

We zouden kunnen concluderen dat elk primosoom de capaciteit heeft om te interageren met andere moleculen, afhankelijk van de functie die zal worden vervuld.

Andere functies van de primosomen

Er is gevonden dat primosomen ook kunnen deelnemen aan de polymerisatie van DNA- of RNA-moleculen, in de terminale overdracht van verschillende typen nucleotiden, in sommige mechanismen van DNA-reparatie, evenals in het mechanisme van recombinatie dat bekend is als terminale eindovergang. geen homologen.

Ten slotte is ook waargenomen dat primosomen, of op zijn minst premies, ook betrokken kunnen zijn bij de hervatting van replicatie in gearresteerde vorken.

We zouden kunnen zeggen dat op de een of andere manier de primosomen niet alleen dit fundamentele mechanisme van DNA-metabolisme (replicatie) starten, maar ook bijdragen aan de controle en homeostase.

toepassingen

Het bacteriële primosoom is het voorwerp van actief onderzoek als een doelwitplaats die de ontwikkeling van krachtiger antibiotica zou kunnen toelaten. in Escherichia coli, primase is het translationele product van het gen DnaG.

Hoewel alle levende wezens een vergelijkbaar mechanisme gebruiken om DNA-replicatie te initiëren, heeft het DNA-G-eiwit kenmerken die voor hen uniek zijn.

Daarom ontwerpen ze biologisch actieve stoffen die specifiek het primosoom van de bacterie aanvallen, zonder dat de mens het slachtoffer wordt van een bacteriële infectie.

De strategie lijkt zo veelbelovend dat onderzoek wordt gericht op andere componenten van het bacteriële replisoom. Bovendien heeft de remming van de primase en helicase van het primosoom van sommige herpesvirussen uitstekende klinische resultaten opgeleverd in de strijd tegen varicella zoster- en herpes simplex-virussen..

referenties

1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6^th Edition). W.W. Norton & Company, New York, NY, VS..
2. Baranovskiy, A.G., Babayeva, N.D., Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, Y. I., Tahirov, T.H. (2016) Mechanisme van gecoördineerde RNA-DNA-eerste synthese door het menselijke primosoom. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006-10020.
3. Kaguni, J. M. (2018) De macromoleculaire machines die de. Dupliceren Escherichia coli chromosoom als doelwit voor medicijnontdekking. Antibiotica (Basel), 7. doi: 10.3390 / antibiotics7010023.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K. C. (2016). Moleculaire celbiologie (8^th edition). W.H. Freeman, New York, NY, VS..
5. Shiraki, K. (2017) Helicase-primase-remmer amenamevir voor herpesvirus-infectie: naar een praktische toepassing voor de behandeling van herpes zoster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.