La ADN polimerasa V ( Pol V ) es una enzima polimerasa involucrada en los mecanismos de reparación del ADN en bacterias, como Escherichia coli . Está compuesto por un homodímero UmuD ' y un monómero UmuC , formando el complejo proteico UmuD'2C. [1] Es parte de la familia Y de ADN polimerasas, que son capaces de realizar la síntesis de translesión de ADN (TLS). [2] Las polimerasas de translesión evitan las lesiones dañadas en el ADN durante la replicación del ADN ; si una lesión no se repara o se pasa por alto, la horquilla de replicación puede detenerse y provocar la muerte celular. [3]Sin embargo, las polimerasas Y tienen una baja fidelidad de secuencia durante la replicación (propensas a agregar nucleótidos incorrectos). Cuando las proteínas UmuC y UmuD 'se descubrieron inicialmente en E. coli , se pensó que eran agentes que inhibían la replicación fiel del ADN y provocaban que la síntesis de ADN tuviera altas tasas de mutación después de la exposición a la luz ultravioleta . [2] La función polimerasa de Pol V no se descubrió hasta finales de la década de 1990 cuando se extrajo con éxito UmuC, los experimentos consiguientes demostraron inequívocamente que UmuD'2C es una polimerasa. Este hallazgo condujo a la detección de muchos ortólogos de Pol V y al descubrimiento de la familia Y de polimerasas. [4]
ADN polimerasa V, subunidad C | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | umUC | |||||
Entrez | 946359 | |||||
RefSeq (Prot) | NP_415702.1 | |||||
UniProt | P04152 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 2.7.7.7 | |||||
Cromosoma | genoma: 1,23 - 1,23 Mb | |||||
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ADN polimerasa V, subunidad D | ||||||
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Identificadores | ||||||
Organismo | ||||||
Símbolo | umuD | |||||
Entrez | 945746 | |||||
RefSeq (Prot) | NP_415701.1 | |||||
UniProt | P0AG11 | |||||
Otros datos | ||||||
Número CE | 3.4.21.- | |||||
Cromosoma | genoma: 1,23 - 1,23 Mb | |||||
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Función
Pol V funciona como una polimerasa TLS (síntesis de ADN de translesión) en E. coli como parte de la respuesta SOS al daño del ADN. [4] Cuando el ADN está dañado, las polimerasas de síntesis de ADN normales no pueden agregar dNTP a la hebra recién sintetizada. La ADN polimerasa III (Pol III) es la ADN polimerasa regular en E. coli . A medida que Pol III se detiene incapaz de agregar nucleótidos a la cadena de ADN naciente, la célula corre el riesgo de que se produzca el colapso de la horquilla de replicación y la muerte celular. La función de Pol V TLS depende de la asociación con otros elementos de la respuesta SOS, lo más importante es que la actividad de translesión de Pol V depende en gran medida de la formación de filamentos de nucleoproteína RecA . [5] Pol V puede usar TLS en lesiones que bloquean la replicación o codifican incorrectamente las lesiones, que modifican las bases y conducen a un emparejamiento de bases incorrecto . Sin embargo, no se puede traducir a través de errores de nick de la columna vertebral de 5 '→ 3'. [6] Pol V también carece de actividad exonucleasa , por lo que no puede corregir la síntesis, lo que la hace propensa a errores. [7]
Respuesta SOS
La respuesta SOS en E. coli intenta aliviar el efecto de un estrés dañino en la célula. El papel de Pol V en la respuesta SOS desencadenada por la radiación UV se describe a continuación:
- Pol III se detiene en el sitio de la lesión.
- La helicasa de replicación del ADN DnaB continúa expandiendo la bifurcación de replicación creando segmentos de ADN monocatenario (ssDNA) antes de la lesión.
- Las proteínas de unión al ssDNA (SSB) estabilizan el ssDNA.
- RecA reclutó y cargó en ssDNA por RecFOR reemplazando SSB. Formación del filamento de nucleoproteína RecA (RecA *).
- RecA funciona a través de proteínas mediadoras para activar Pol V (ver Regulación).
- Pol V accede a 3'-OH de la cadena de ADN naciente y se extiende más allá del sitio de la lesión.
- Pol III reanuda el alargamiento. [8]
Regulación
Pol V solo se expresa en la célula durante la respuesta SOS. Está muy estrictamente regulado a diferentes niveles de expresión de proteínas y bajo diferentes mecanismos para evitar su actividad a menos que sea absolutamente necesario para la supervivencia de la célula. [8] La estricta regulación de Pol V se debe a su escasa fidelidad de replicación, Pol V es altamente mutagénico y se utiliza como último recurso en los mecanismos de reparación del ADN. Como tal, la expresión del complejo UmuD'2C tarda de 45 a 50 minutos después de la exposición a la radiación UV. [6]
Regulación transcripcional
La transcripción de los genes de respuesta SOS está regulada negativamente por el represor LexA. LexA se une al promotor del operón UmuDC e inhibe la transcripción de genes. [1] El daño del ADN en la célula conduce a la formación de RecA *. RecA * interactúa con LexA y estimula su actividad proteolítica , lo que conduce a la autoescisión del represor liberando el operón para la transcripción. El operón UmuDC se transcribe y se traduce en UmuC y UmuD. [5]
Regulación postraduccional
La formación del complejo UmuD'2C está limitada por la formación de UmuD 'a partir de UmuD. [7] UmuD está hecho de un polipéptido con 139 residuos de aminoácidos que forman una estructura terciaria estable, sin embargo, necesita ser modificado post-traduccionalmente para estar en su forma activa. [1] UmuD tiene actividad autoproteolítica que es activada por RecA, elimina 24 aminoácidos en el extremo N , convirtiéndolo en UmuD '. UmuD 'puede formar un homodímero y asociarse con UmuC para formar el complejo activo UmuD'2C. [5]
Regulación funcional
El complejo UmuD'2C está inactivo a menos que esté asociado con RecA *. Pol V interactúa directamente con RecA * en la punta 3 'del filamento de nucleoproteína; este es el sitio de la cadena de ADN naciente donde Pol V reinicia la síntesis de ADN . [8] Además, se ha demostrado que la vía REV1 / REV3L / REV7 es necesaria para la síntesis de TLS mediada por la ADN polimerasa V. [9]
Referencias
- ^ a b c Sutton MD, Walker GC (julio de 2001). "Manejo de ADN polimerasas: coordinación de la replicación del ADN, reparación del ADN y recombinación del ADN" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 98 (15): 8342–9. doi : 10.1073 / pnas.111036998 . PMC 37441 . PMID 11459973 .
- ^ a b Yang W (febrero de 2003). "Reparación de daños ADN polimerasas Y" . Opinión actual en biología estructural . 13 (1): 23–30. doi : 10.1016 / S0959-440X (02) 00003-9 . PMID 12581656 .
- ^ Garrett RH (2013). Bioquímica (1ª ed. Canadiense). Toronto: Educación de Nelson. pag. 343. ISBN 9780176502652.
- ^ a b Goodman MF, Woodgate R (octubre de 2013). "Translesion DNA polimerasas" . Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . 5 (10): a010363. doi : 10.1101 / cshperspect.a010363 . PMC 3783050 . PMID 23838442 .
- ^ a b c Jarosz DF, Beuning PJ, Cohen SE, Walker GC (febrero de 2007). "ADN polimerasas de la familia Y en Escherichia coli". Tendencias en microbiología . 15 (2): 70–7. doi : 10.1016 / j.tim.2006.12.004 . hdl : 1721,1 / 70041 . PMID 17207624 .
- ^ a b Patel M, Jiang Q, Woodgate R, Cox MM, Goodman MF (junio de 2010). "Un nuevo modelo de mutagénesis inducida por SOS: cómo la proteína RecA activa la ADN polimerasa V" . Revisiones críticas en bioquímica y biología molecular . 45 (3): 171–84. doi : 10.3109 / 10409238.2010.480968 . PMC 2874081 . PMID 20441441 .
- ^ a b Yang W (mayo de 2014). "Una descripción general de las ADN polimerasas de la familia Y y un estudio de caso de la ADN polimerasa humana η" . Bioquímica . 53 (17): 2793–803. doi : 10.1021 / bi500019s . PMC 4018060 . PMID 24716551 .
- ^ a b c Fuchs RP, Fujii S (diciembre de 2013). "Síntesis y mutagénesis de ADN de translesión en procariotas" . Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . 5 (12): a012682. doi : 10.1101 / cshperspect.a012682 . PMC 3839610 . PMID 24296168 .
- ^ Doles J, Oliver TG, Cameron ER, Hsu G, Jacks T, Walker GC, Hemann MT (noviembre de 2010). "La supresión de Rev3, la subunidad catalítica de Pol {zeta}, sensibiliza a los tumores pulmonares resistentes a los fármacos a la quimioterapia" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (48): 20786–91. doi : 10.1073 / pnas.1011409107 . PMC 2996428 . PMID 21068376 .
enlaces externos
- Descripción general de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P0AG11 (E. coli Protein UmuD) en PDBe-KB .