PRIMOSOMA: KOMPONENTY, FUNKCIE A APLIKÁCIE - BIOLÓGIE - 2026

Primosome , v genetike a ďalších odvetviach biológie, je zodpovedný za vykonávanie prvé kroky, ktoré vedú k replikáciu DNA proteínový komplex. Replikácia DNA je komplexný proces, ktorý zahŕňa niekoľko fáz, z ktorých každá je prísne regulovaná, aby sa zaistila vernosť a správna segregácia vytvorených molekúl.

Replikačný komplex, ktorý vykonáva všetky replikačné kroky, sa nazýva replikóm a ten, ktorý je zodpovedný iba za jeho začatie, primozóm. Patria sem iba proteíny, ktoré zostávajú spojené a vytvárajú komplexnú multiproteínovú superštruktúru. Mnohé ďalšie doplnkové proteíny však majú v primozómoch ďalšie úlohy.

Primozóm musí syntetizovať malú molekulu RNA, ktorá hovorí DNA polymerázam, kde začať de novo syntézu DNA. Táto malá molekula RNA sa nazýva primér (pre ostatných primér), pretože primuje (to znamená, že začína) reakciu syntézy DNA.

V španielčine znamená zvíťaziť zvíťaziť, vyniknúť, zvíťaziť alebo udeliť nadradenosť niekomu alebo niekomu. To znamená, že uprednostňujete. V angličtine znamená „to Prime“ pripraviť alebo byť na niečo pripravený.

V každom prípade sa každá biologická reakcia musí riadiť niečím a replikácia DNA nie je výnimkou.

súčasti

Všeobecne povedané, každá replikačná vidlica by mala získavať aspoň jeden primozóm. Toto sa vyskytuje na špecifickom mieste (sekvencii) v DNA nazývanom ori, podľa pôvodu replikácie.

Na tomto mieste musí byť syntetizovaná špecifická molekula RNA (primer), aby prevládla syntéza novej DNA. Bez ohľadu na to, či je replikácia jednosmerná (jediná replikačná vidlica s jedným smerom) alebo obojsmerná (dve replikačné vidlice smerom k dvoma opačným smerom), DNA sa musí otvoriť a „stať sa“ jediným pásmom.

Tzv. Vedúci pás (3 'až 5' zmysel) umožňuje nepretržitú syntézu DNA v smere 5 'až 3', počínajúc od jediného hybridného miesta DNA: RNA.

Retardovaný pás v opačnom smere slúži ako šablóna pre diskontinuálnu syntézu novej DNA na frakcie nazývané fragmenty Okazaki.

Aby vznikol každý fragment Okazaki, musí byť priorita iniciačnej reakcie zakaždým u rovnakých primozómov (pravdepodobne znovu použitých), aby sa vytvoril rovnaký typ hybridov.

poistné

RNA primáza je DNA-dependentná RNA polymeráza; enzým, ktorý používa DNA ako templát na syntézu RNA komplementárnej k svojej sekvencii.

RNA primáza sa v spojení s helikázou viaže na templátovú DNA a syntetizuje primer alebo primér s dĺžkou 9 až 11 nt. Začínajúc od 3 'konca tejto RNA a pôsobením DNA polymerázy sa začína predlžovať nová molekula DNA.

Helicasa

Ďalšou základnou zložkou primozómu je helikáza: enzým schopný uvoľniť dvojpásmovú DNA a viesť k vzniku jednopásmovej DNA v oblasti, kde pôsobí.

V tomto jednokopovom DNA substráte pôsobí RNA primáza tak, aby dala vznik primeru, z ktorého sa syntéza DNA rozširuje DNA polymerázou, ktorá je súčasťou replikómu.

DNA polymeráza

Aj keď pre niektorých, zahrnutím DNA polymerázy už hovoríme o replikóme, pravdou je, že ak sa syntéza DNA nezačne, reakcia neprekonala. A to sa dosiahne iba prostredníctvom primozómu.

V každom prípade DNA polymerázy sú enzýmy schopné syntetizovať DNA de novo zo šablóny, ktorá ich vedie. Existuje mnoho typov DNA polymeráz, z ktorých každá má svoje vlastné požiadavky a vlastnosti.

Všetci pridávajú deoxynukleotid trifosfát k vláknu, ktoré rastie od 5 'do 3'. Niektoré, ale nie všetky, DNA polymerázy majú aktivitu na čítanie testov.

To znamená, že po pridaní série nukleotidov je enzým schopný detekovať chybné začlenenia, lokálne degradovať postihnutú oblasť a pridať správne nukleotidy.

¿ Iné proteíny v primozóme?

Presne povedané, uvedené enzýmy by stačili na uprednostnenie syntézy DNA. Zistilo sa však, že ďalšie proteíny sa podieľajú na zostavení a funkcii primozómu.

Spor nie je ľahké vyriešiť, pretože primozómy z rôznych oblastí života majú charakteristické funkčné schopnosti. Okrem toho by sa mal pridať arzenál RNA bratrancov kódovaných vírusmi.

Môžeme konštatovať, že každý primozóm má schopnosť interagovať s inými molekulami v závislosti od funkcie, ktorú bude plniť.

Iné funkcie primozómov

Zistilo sa, že primozómy sa tiež môžu zúčastňovať polymerizácie molekúl DNA alebo RNA, terminálneho prenosu rôznych typov nukleotidov, niektorých mechanizmov opravy DNA, ako aj rekombinantného mechanizmu známeho ako terminálne spojenie. nie homológne.

Nakoniec sa tiež zistilo, že primozómy alebo prinajmenšom bratranci sa môžu podieľať aj na reštartovaní replikácie na zastavených vidliciach.

Dalo by sa povedať, že primozómy nielen začínajú tento základný mechanizmus metabolizmu DNA (replikácia), ale tiež prispievajú k jeho kontrole a homeostáze.

aplikácia

Bakteriálny primozóm je predmetom aktívneho výskumu ako cieľového miesta, ktoré by mohlo umožniť vývoj silnejších antibiotík. V Escherichia coli je primáza translačným produktom génu dnaG.

Aj keď všetky živé bytosti používajú podobný mechanizmus na iniciovanie replikácie DNA, proteín DNA-G má vlastnosti, ktoré sú jeho vlastné a jedinečné.

Z tohto dôvodu sa navrhujú biologicky aktívne zlúčeniny, ktoré by špecificky atakovali primozóm baktérie bez toho, aby ovplyvnili človeka, ktorý sa stal obeťou bakteriálnej infekcie.

Zdá sa, že stratégia je taká sľubná, že výskum sa zameriava na ďalšie komponenty bakteriálneho replikómu. Inhibícia primozómovej primázy a helikázy niektorých herpesvírusov poskytla vynikajúce klinické výsledky v boji proti vírusom varicella zoster a vírusom herpes simplex.

Referencie

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Baranovskiy, AG, Babayeva, ND, Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, YI, Tahirov, T.H. (2016) Mechanizmus spoločnej syntézy primerov RNA-DNA ľudským primozómom. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006 - 10020.
3. Kaguni, JM (2018) Makromolekulárne stroje, ktoré duplikujú chromozóm Escherichia coli ako ciele na objavenie liečiva. Antibiotcis (Basel), 7. doi: 10,3390 / antibiotiká7010023.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, Kalifornia, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Molekulárna bunková biológia (8 ^th edition). WH Freeman, New York, NY, USA.
5. Shiraki, K. (2017) Inhibítor helikázy-primázy amenamevir pre infekciu herpesvírusom: K praktickej aplikácii pri liečbe herpes zoster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.