Vistas superior y lateral de un homotrímero de la pinza deslizante de PCNA humano (color del arco iris, extremo N = azul, extremo C = rojo) con ADN bicatenario modelado a través del poro central (magenta). [1]
Estructura Cryo-EM del complejo procesivo PolD-PCNA unido a ADN
Base estructural para la unión del ADN por el complejo PolD-PCNA
Una pinza de ADN , también conocida como pinza deslizante o pinza β, es un complejo de proteínas que sirve como factor que promueve la procesividad en la replicación del ADN . Como componente crítico de la holoenzima de la ADN polimerasa III , la proteína clamp se une a la ADN polimerasa y evita que esta enzima se disocie de la cadena de ADN molde . Las interacciones clamp-polimerasa proteína-proteína son más fuertes y más específicas que las interacciones directas entre la polimerasa y la cadena de ADN molde; porque uno de los pasos que limitan la velocidaden la reacción de síntesis de ADN es la asociación de la polimerasa con la plantilla de ADN, la presencia de la pinza deslizante aumenta drásticamente el número de nucleótidos que la polimerasa puede agregar a la hebra en crecimiento por evento de asociación. La presencia de la pinza de ADN puede aumentar la tasa de síntesis de ADN hasta 1000 veces en comparación con una polimerasa no procesadora. [2]
El pliegue de la pinza de ADN es una proteína α + β que se ensambla en una estructura multimérica que rodea completamente la doble hélice del ADN a medida que la polimerasa agrega nucleótidos a la hebra en crecimiento. [3] La pinza de ADN se ensambla en el ADN en la horquilla de replicación y se "desliza" a lo largo del ADN con el avance de la polimerasa, con la ayuda de una capa de moléculas de agua en el poro central de la pinza entre el ADN y la superficie de la proteína. Debido a la forma toroidal del multímero ensamblado, la abrazadera no puede disociarse de la hebra molde sin disociarse también en monómeros .
El pliegue de la pinza de ADN se encuentra en bacterias , arqueas , eucariotas y algunos virus . En las bacterias, la pinza deslizante es un homodímero compuesto por dos subunidades beta idénticas de la ADN polimerasa III y, por lo tanto, se denomina pinza beta. En arqueas [4] y eucariotas, es un trímero compuesto por tres moléculas de PCNA . El bacteriófago T4 también utiliza una pinza deslizante, llamada gp45, que es un trímero similar en estructura al PCNA pero carece de homología de secuencia con PCNA o con la pinza beta bacteriana. [3]
Reino
Proteína de abrazadera deslizante
Estado multimer
Polimerasa asociada
Bacterias
subunidad beta de pol III
dímero
ADN polimerasa III
Arqueas
archaeal PCNA
trimer
pol ε
Eucariota
PCNA
trimer
ADN polimerasa delta
Virus
gp43 / gp45
trimer
RB69 Pol / T4 Pol
Bacteriano [ editar ]
Subunidad beta de la ADN polimerasa III
Estructura cristalográfica de la subunidad beta de la ADN polimerasa dimérica de E. coli . [5]
Identificadores
Organismo
Escherichia coli
Símbolo
adn
Entrez
948218
PDB
1MMI
RefSeq (Prot)
NP_418156
UniProt
P0A988
Otros datos
Número CE
2.7.7.7
Cromosoma
MG1655: 3,88 - 3,88 Mb
Buscar
Estructuras
Modelo suizo
Dominios
InterPro
La pinza beta es una pinza de ADN específica y una subunidad de la holoenzima de la ADN polimerasa III que se encuentra en las bacterias. Se ensamblan dos subunidades beta alrededor del ADN mediante la subunidad gamma y la hidrólisis de ATP; esta asamblea se llama el complejo de preiniciación . Después del ensamblaje alrededor del ADN, la afinidad de las subunidades beta por la subunidad gamma se reemplaza por una afinidad por las subunidades alfa y épsilon, que juntas crean la holoenzima completa. [6] [7] [8] La ADN polimerasa III es el principal complejo enzimático involucrado en la replicación del ADN procariótico .
El complejo gamma de la ADN polimerasa III, compuesto por subunidades γδδ'χψ, cataliza el ATP para que acompañe a dos subunidades beta para unirse al ADN. Una vez unidas al ADN, las subunidades beta pueden deslizarse libremente a lo largo del ADN de doble hebra. Las subunidades beta, a su vez, se unen al complejo de polimerasa αε. La subunidad α posee actividad de ADN polimerasa y la subunidad ε es una exonucleasa 3'-5 ' . [8]
La cadena beta de la ADN polimerasa III bacteriana se compone de tres dominios topológicamente equivalentes ( N-terminal , central y C-terminal ). Dos moléculas de cadena beta están estrechamente asociadas para formar un anillo cerrado que rodea el ADN dúplex.
Ciertos AINE (carprofeno, bromfenaco y vedaprofeno) muestran cierta supresión de la replicación del ADN bacteriano al inhibir el pinzamiento del ADN bacteriano. [9]
Eucariota [ editar ]
antígeno nuclear de células proliferantes
La pinza de ADN humano ensamblada, un trímero de la proteína humana PCNA . [10]
Identificadores
Símbolo
PCNA
Gen NCBI
5111
HGNC
8729
OMIM
176740
PDB
1axc
RefSeq
NM_002592
UniProt
P12004
Otros datos
Número CE
2.7.7.7
Lugar
Chr. 20 pter-p12
Buscar
Estructuras
Modelo suizo
Dominios
InterPro
La abrazadera deslizante en eucariotas se ensambla a partir de una subunidad específica de la ADN polimerasa delta llamada antígeno nuclear de células proliferativas ( PCNA ). Los dominios N-terminal y C-terminal de PCNA son topológicamente idénticos. Tres moléculas de PCNA están estrechamente asociadas para formar un anillo cerrado que rodea el ADN dúplex.
La secuencia de PCNA está bien conservada entre plantas, animales y hongos, lo que indica una fuerte presión selectiva para la conservación de la estructura y sugiere que este tipo de mecanismo de replicación del ADN se conserva en todos los eucariotas. [11] [12] También se han identificado homólogos de PCNA en las arqueas ( Euryarchaeota y Crenarchaeota ) y en Paramecium bursaria Chlorella virus 1 (PBCV-1) y en virus de poliedrosis nuclear .
Antígeno nuclear de células en proliferación, dominio N-terminal
Estructura cristalográfica de la pinza deslizante trimérica gp45 del bacteriófago T4 . [13]
Identificadores
Organismo
Enterobacteria fago T4
Símbolo
gp45
Entrez
1258821
PDB
1CZD
RefSeq (Prot)
NP_049666
UniProt
P04525
Otros datos
Número CE
2.7.7.7
Cromosoma
1: 0,03 - 0,03 Mb
Buscar
Estructuras
Modelo suizo
Dominios
InterPro
La proteína de la subunidad de abrazadera deslizante de gp45 viral contiene dos dominios. Cada dominio consta de dos hélices alfa y dos hojas beta; el pliegue está duplicado y tiene una pseudo simetría doble interna. [14] Tres moléculas de gp45 están estrechamente asociadas para formar un anillo cerrado que rodea el ADN dúplex.
Abrazadera deslizante gp45, terminal N
Identificadores
Símbolo
DNA_pol_proc_fac
Pfam
PF02916
InterPro
IPR004190
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam
estructuras / ECOD
PDB
RCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsum
resumen de estructura
PDB
1b77 1b8h 1czd
Abrazadera deslizante gp45, terminal C
Identificadores
Símbolo
Gp45_slide_clamp_C
Pfam
PF09116
InterPro
IPR015200
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam
estructuras / ECOD
PDB
RCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsum
resumen de estructura
PDB
1b77 1b8h 1czd
Montaje [ editar ]
Las abrazaderas deslizantes se cargan en sus hebras de plantilla de ADN asociadas mediante proteínas especializadas conocidas como " cargadores de abrazadera deslizante ", que también desmontan las abrazaderas una vez completada la replicación. Los sitios de unión para estas proteínas iniciadoras se superponen con los sitios de unión para la ADN polimerasa, por lo que la pinza no puede asociarse simultáneamente con un cargador de pinza y con una polimerasa. Por tanto, la abrazadera no se desmontará activamente mientras la polimerasa permanezca unida. Las pinzas de ADN también se asocian con otros factores involucrados en la homeostasis del ADN y del genoma, como los factores de ensamblaje de nucleosomas , las ligasas de fragmentos de Okazaki y la reparación del ADN.proteínas. Todas estas proteínas también comparten un sitio de unión en la abrazadera de ADN que se superpone con el sitio del cargador de la abrazadera, lo que garantiza que la abrazadera no se quitará mientras cualquier enzima todavía esté trabajando en el ADN. La actividad del cargador de pinzas requiere hidrólisis de ATP para "cerrar" la pinza alrededor del ADN.
Referencias [ editar ]
^ PDB : 1W60 ; Kontopidis G, Wu SY, Zheleva DI, Taylor P, McInnes C, Lane DP, Fischer PM, Walkinshaw MD (febrero de 2005). "Los estudios estructurales y bioquímicos de complejos de antígenos nucleares de células en proliferación humana proporcionan un fundamento para la asociación de ciclina y el diseño de inhibidores" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 102 (6): 1871–6. doi : 10.1073 / pnas.0406540102 . PMC 548533 . PMID 15681588 .
^ Mizrahi V, Henrie RN, Marlier JF, Johnson KA, Benkovic SJ (julio de 1985). "Pasos que limitan la velocidad en la vía de reacción de la ADN polimerasa I". Bioquímica . 24 (15): 4010–8. doi : 10.1021 / bi00336a031 . PMID 3902078 .
↑ a b Bruck I, O'Donnell M (2001). "La familia de abrazaderas deslizantes de polimerasa tipo anillo" . Genome Biol . 2 (1): OPINIONES3001. doi : 10.1186 / gb-2001-2-1-reviews3001 . PMC 150441 . PMID 11178284 .
^ Matsumiya S, Ishino Y, Morikawa K (enero de 2001). "Estructura cristalina de una abrazadera deslizante de ADN de arqueas: antígeno nuclear de células proliferantes de Pyrococcus furiosus" . Protein Sci . 10 (1): 17–23. doi : 10.1110 / ps.36401 . PMC 2249843 . PMID 11266590 .
^ PDB : 1MMI ; Oakley AJ, Prosselkov P, Wijffels G, Beck JL, Wilce MC, Dixon NE (julio de 2003). "Flexibilidad revelada por la estructura cristalina de 1,85 Å de la subunidad beta de abrazadera deslizante de la ADN polimerasa III de Escherichia coli " (PDF) . Acta Crystallogr. D . 59 (Pt 7): 1192–9. doi : 10.1107 / S0907444903009958 . PMID 12832762 .
^ Lewin B (1997). Genes VI . Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. págs. 484–7. ISBN 978-0-19-857779-9.
^ Lehninger AL (1975). Bioquímica: la base molecular de la estructura y función celular . Nueva York: Worth Publishers. pp. 894 . ISBN 978-0-87901-047-8.
↑ a b Stukenberg PT, Studwell-Vaughan PS, O'Donnell M (junio de 1991). "Mecanismo del deslizamiento beta-clamp de la holoenzima de la ADN polimerasa III" . J. Biol. Chem . 266 (17): 11328–34. PMID 2040637 .
^ Yin Z, Wang Y, Whittell LR, Jergic S, Liu M, Harry E, Dixon NE, Kelso MJ, Beck JL, Oakley AJ (2014). "La replicación del ADN es el objetivo de los efectos antibacterianos de los antiinflamatorios no esteroideos" . Química y Biología . 21 (4): 481–487. doi : 10.1016 / j.chembiol.2014.02.009 . PMID 24631121 .
^ PDB : 1AXC ; Gulbis JM, Kelman Z, Hurwitz J, O'Donnell M, Kuriyan J (octubre de 1996). "Estructura de la región C-terminal de p21 (WAF1 / CIP1) complejada con PCNA humano". Celular . 87 (2): 297-306. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81347-1 . PMID 8861913 . S2CID 17461501 .
^ Suzuka I, Hata S, Matsuoka M, Kosugi S, Hashimoto J (enero de 1991). "Estructura altamente conservada del gen del antígeno nuclear de la célula proliferante (proteína auxiliar de ADN polimerasa delta) en plantas". Revista europea de bioquímica . 195 (2): 571–5. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1991.tb15739.x . PMID 1671766 .
^ Marshall AC, Kroker AJ, Murray LA, Gronthos K, Rajapaksha H, Wegener KL, Bruning JB (marzo de 2017). "Estructura de la pinza deslizante del patógeno fúngico Aspergillus fumigatus (AfumPCNA) e interacciones con p21 humano" . La revista FEBS . 284 (6): 985–1002. doi : 10.1111 / febs.14035 . PMID 28165677 .
^ PDB : 1CZD ; Moarefi I, Jeruzalmi D, Turner J, O'Donnell M, Kuriyan J (marzo de 2000). "Estructura cristalina del factor de procesividad de la ADN polimerasa del bacteriófago T4". J. Mol. Biol . 296 (5): 1215–23. doi : 10.1006 / jmbi.1999.3511 . PMID 10698628 .
^ Steitz TA, Shamoo Y (1999). "Construcción de un replisoma a partir de piezas que interactúan: abrazadera deslizante complejada a un péptido de ADN polimerasa y un complejo de edición de polimerasa". Celular . 99 (2): 155-166. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81647-5 . PMID 10535734 . S2CID 18103622 .
Lectura adicional [ editar ]
Tomar medidas drásticas contra las bacterias patógenas : cómo cerrar un complejo clave de ADN polimerasa. Bromas en PDBe [ enlace muerto ]
Watson JD, Baker TA, Bell SP, Gann A, Levine M, Losick R (2004). Biología molecular del gen . San Francisco: Pearson / Benjamin Cummings. ISBN 978-0-8053-4635-0.
Enlaces externos [ editar ]
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con pinzas de ADN .
Pliegue de abrazadera de ADN SCOP
Arquitectura de caja CATH
clamp + proteína + DnaN, + E + coli en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
vtmiReplicación del ADN (comparando procariotas con eucariotas )
