Procesividade

En bioloxía molecular e bioquímica, procesividade é a capacidade dun encima de catalizar "reaccións consecutivas sen liberarse do seu substrato".[1] Aplícase, por exemplo, a encimas que actúan sucesivamente sobre polímeros, como as polimerases,[2] ou a proteínas motoras que se moven sobre elementos do citoesqueleto sen disociarse deles,[3][4] como as proteínas da familia da miosina, dineína e cinesina.[5]

No caso das ADN polimerases, procesividade é o número medio de nucleótidos engadidos polo encima, por cada evento de asociación coa febra do ADN molde. As ADN polimerases asociadas coa replicación do ADN tenden a ser moi procesivas, mentres que as que están asociadas coa reparación do ADN adoitan ter unha baixa procesividade.[6] Como a unión da polimerase ao molde é o paso limitante na síntese de ADN, a velocidade global da replicación do ADN durante a fase S do ciclo celular depende da procesividaded da ADN polimerase que realiza a replicación. A proteína abrazadeira do ADN é un compoñente integral da maquinaria de replicación do ADN e serve para incrementar a procesividade das súas polimerases asociadas. Algunhas polimerases engaden uns 50.000 nucleótidos a unha febra de ADN en crecemento antes de disociarse da febra molde, acadando unha velocidade de replicación de ata 1.000 nucleótidos por segundo.

Interaccións de unión ao ADN

[editar | editar a fonte]

As polimerases interaccionan co esqueleto azucre-fosfato da molécula substato e o suco menor do ADN, polo que as súas interaccións non dependen da secuencia de nucleótidos específica.[7] A unión está en gran medida mediada por interaccións electrostáticas entre o ADN e os dominios "polgar" e "palma" da molécula de ADN polimerase (que metaforicamente ten forma de man). Cando a polimerase avanza ao longo da secuencia de ADN despois de engadir nucleótidos, as interaccións co suco menor disócianse, pero as interaccións co esqueleto de fosfato permanecen máis estables, o que permite unha rápida reasociación co suco menor no seguinte nucleótido.

As interaccións co ADN son tamén facilitadas polas proteínas abrazadeira do ADN (DNA clamp), que son proteínas multiméricas que rodean totalmente o ADN, co cal se asocian nas forquitas dereplicación. O seu poro central é longo dabondo como para admitir a entrada a través del das febras do ADN e dalgunhas moléculas de auga, o que permite que a abrazadeira escorregue ao longo do ADN sen disociarse del e sen perder as interaccións proteína-proteína que mantiñan a forma toroidal. Cando a ADN polimerase está asociada á abrazadeira do ADN mostra unha procesividade moitísimo maior; pero sen a abrazadeira a maioría das polimerases teñen unha procesividade de só uns 100 nucleótidos. As interaccións entre a polimerase e a abrazadeira son máis persistentes que entre a polimerase e o ADN. Así, cando apolimerae se disocia do ADN, aínda está unida á abrazadeira e pode rapidamente reasociarse co ADN. Un exemplo de abrazadeira do ADN é o PCNA (antíxeno nuclear de célula proliferante, proliferating cell nuclear antigen) que se encontra en eucariotas como o lévedo Saccharomyces cervesiae.

Procesividade das polimerases

[editar | editar a fonte]

Moitas ADN polimerases teñen papeis especializados nos procesos de replicación do ADN. Na bacteria Escherichia coli, que replica todo o seu xenoma utilizando unha única forquita de replicación, a polimerase ADN Pol III é o principal encima responsable da replicación do ADN e forma un complexo de replicación cunha procesividade extremadamente alta. Outra polimerase relacionada é a ADN Pol I, que ten unha actividade de exonuclease e serve para degradar os cebadores de ARN utilizados para iniciar a síntese de ADN. A Pol I sintetiza despois os curtos fragmentos de ADN que substitúen os cebadores. Así a Pol I é moito menos procesiva que a Pol III porque a súa función principal na replicación do ADN é crear moitas rexións curtas de ADN en vez dunhas poucas rexións moi longas.

Nos eucariotas, que teñen unha diversidade de ADN polimerases moito maior, o encima iniciador de baixa procesividade denomínase Pol α, e os encimas para a extensión de alta procesividade son a Pol δ e a Pol ε. Tanto os procariotas coma os eucariotas deben "trocar" as polimerases unidas para facer a transición entre a iniciación e a elongación. Este proceso denomínase cambio de polimerase.[8][9]

Notas

[editar | editar a fonte]
  1. ↑ Stryer, L.; Berg, J. M.; Tymoczko, J. L. (2002), Biochemistry (5th ed.), New York: W. H. Freeman, ISBN 0716746840. Section-sign27.4.4 27.4.4
  2. ↑ Zvi Kelman, , Jerard Hurwitz, Mike O'Donnell. Processivity of DNA polymerases: two mechanisms, one goal. Structure. Volume 6, Issue 2, 15 February 1998, Pages 121–125. Cell press. doi:10.1016/S0969-2126(98)00014-8 [1]
  3. ↑ William O. Hancock and Jonathon Howard. Processivity of the Motor Protein Kinesin Requires Two Heads. J Cell Biol. 1998 Mar 23; 140(6): 1395–1405. PMCID: PMC2132675. [2]
  4. ↑ Hideo Higuchi, Sharyn A Endow. Directionality and processivity of molecular motors. Current Opinion in Cell Biology 2002, 14:50–57. pdf Arquivado 04 de marzo de 2016 en Wayback Machine.
  5. ↑ Vladislav Belyy, Ahmet Yildiz. Processive cytoskeletal motors studied with single-molecule fluorescence techniques. (Review). FEBS letters. Elsevier. pdf Arquivado 05 de marzo de 2016 en Wayback Machine.
  6. ↑ Wyman, Claire; Botchan, Michael (April 1995). "DNA Replication: A familiar ring to DNA polymerase processivity". Current Biology 5 (4): 334–337. PMID 7627541. doi:10.1016/S0960-9822(95)00065-0. Consultado o 23 November 2014. 
  7. ↑ Morales, Juan C; Kool, Eric T (1999). "Minor Groove Interactions between Polymerase and DNA: More Essential to Replication than Watson-Crick Hydrogen Bonds?". J Am Chem Soc 121 (10): 2323–2324. PMID 20852718. doi:10.1021/ja983502. Consultado o 23 November 2014. 
  8. ↑ Tsurimoto, Toshiki; Stillman, Bruce (1991). "Replication Factors Required for SV40 DNA Replication in Vitro". J Biol Chem 266 (3): 1961–1968. PMID 1671046. Consultado o 23 November 2014. 
  9. ↑ Maga, Giovanni; Stucki, Manuel; Spadari, Silvio; Hübscher, Ulrich (January 2000). "DNA polymerase switching: I. Replication factor C displaces DNA polymerase α prior to PCNA loading". Journal of Molecular Biology 295 (4): 791–801. PMID 10656791. doi:10.1006/jmbi.1999.3394. Consultado o 23 November 2014. 

Véxase tamén

[editar | editar a fonte]

Bibliografía

[editar | editar a fonte]
  • Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R. (2004). Molecular Biology of the Gene 5th ed. Benjamin Cummings: Cold Spring Harbor Laboratory Press.

Ligazóns externas

[editar | editar a fonte]