DNA Polymerase beta (hebrew)
From Proteopedia
| Line 72: | Line 72: | ||
==<center>אופן פעולתו הייחודי של DNA פולימראז בטא:</center>== | ==<center>אופן פעולתו הייחודי של DNA פולימראז בטא:</center>== | ||
[[Image:betabeta.jpg|thumb|280px|תהליך תיקון שגיאות על ידי DNA פולימראז בטא]] | [[Image:betabeta.jpg|thumb|280px|תהליך תיקון שגיאות על ידי DNA פולימראז בטא]] | ||
| - | <scene name='78/786671/ | + | <scene name='78/786671/Dna_binding_site/6'>אתר ההיקשרות</scene> |
| + | הוא אזור שבו החלבון נקשר ל DNA. אתר זה מורכב מחומצות אמינו הבסיסיות (טעונות חיובית): ליזין וארגנין, אשר נקשרות ישירות אל גדילי הDNA (הטעונים שלילית). | ||
לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות במהלך מחזור התא: הוא אחראי על הסרת בסיסים פגומים(התהליך מתרחש באזור <scene name='78/786671/Dna_binding_site/6'>האתר הפעיל</scene> של האנזים), אשר פוגמים במבנה האלפא הליקס של ה DNA ועלולים לגרום למוטציות. | לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות במהלך מחזור התא: הוא אחראי על הסרת בסיסים פגומים(התהליך מתרחש באזור <scene name='78/786671/Dna_binding_site/6'>האתר הפעיל</scene> של האנזים), אשר פוגמים במבנה האלפא הליקס של ה DNA ועלולים לגרום למוטציות. | ||
Revision as of 07:36, 2 July 2018
DNA Polymerase beta
דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: שכפול מולקולת DNA במהלך תהליך השכפול ופעילות תיקון נזקי DNA במהלך מחזור התא.
תהליך שכפול הDNA
למולקולת ה DNA כיווניות: קצה '3 שמכיל הידרוקסיל חופשי שקשור לפחמן מספר 3 של הסוכר וקצה '5 המכיל שייר חופשי של חומצה זרחתית הקשור לפחמן מספר 5 . קצה '5 נחשב לתחילת השרשרת וקצה '3 נחשב לסופה. שתי השרשרות המרכיבות את הסליל הכפול של הDNA אינן מקבילות בכיווניות שלהן – תמיד קצה '5 של שרשרת אחת מול קצה '3 של השרשרת השניה באותה מולקולה. בתהליך שכפול ה - DNA נוצר העתק של מולקולות ה DNA בתאים. המולקולה החדשה מסונתזת מנוקלאוטידים חופשיים אשר נמצאים בתא. התהליך מבוצע ע"י האנזים DNA פולימראז. התבנית ליצירת מולקולת ה – DNA החדשה היא המולקולה הקיימת בגרעין התא. תהליך השכפול מתרחש לפני תהליכי חלוקת התא הבאים: מיטוזה ומיוזה בתאים אאקריוטים.
תהליך השכפול הוא תהליך סמי-קונסרבטיבי, כלומר כל אחת ממולקולות ה DNA החדשות מורכבת מגדיל אחד ממולקולת ה DNA המקורית וגדיל שני שנוצר בזמן תהליך השכפול.
הצורה שמתקבלת בזמן השכפול נקראת מזלג ההכפלה (Replication fork) . הפרדת שני הגדילים המרכיבים את מזלג ההכפלה מתרחשת ע"י האנזים הליקאז (Helicase)
שמפרק את קשרי המימן בין הבסיסים.
שלבים בשכפול הDNA בתאים אאוקריוטים:
1. אתחול – השכפול מתחיל באזור מסויים המוגדר כמוצא הכפלה . שכפול מתחיל בו זמנית במספר מקורות. בתחילת התהליך מספר חלבוני מפתח נקשרים לאזור מקור השכפול וגורמים לפתיחה חלקית של סליל ה-DNA באזור. כתוצאה מפתיחה זו נוצרת בועת השכפול , המכילה שני מזלגות השכפול - אחד לכל כיוון. תהליך השכפול מתקדם מאתר האתחול בשני כיוונים, כאשר המזלגות הולכים ומתרחקים ממקור השכפול ובועת השכפול הולכת וגדלה לכל אורך התהליך.
2. שכפול - בשלב זה מזלגות השכפול "מתקדמים" לשני הכיוונים ומתרחקים ממקור השכפול. בפתח של כל מזלג מצוי ה-DNA פולימראז המאריך את הגדילים המתהווים על גבי שתי התבניות המקוריות. בשל האילוץ המתואר לעיל, רק על אחד הגדילים של המזלג ניתן לבצע סינתזה רצופה של גדיל אחד לכל אורך המולקולה - הגדיל המסונתז מתחיל בקצה ה5' ומתארך לכיוון ה3'. בכיוון השני נוצרת בעיה שנפתרת על ידי מקטעי אוקזקי. כל כמה מאות בסיסים מוטבע פריימר על התבנית, מסונטז קטע DNA קצר בכיוון הנכון ואז הפריימר מסולק. קומפלקס האנזימים אוחז בשני הגדילים של מולקלת ה-DNA בצורה המאפשרת פעילות בו-זמנית של הסינתזה בשני הגדילים.
3. סיום - בסיום השכפול, כאשר המזלגות משני הצדדים מגיעים לסוף הכרומוזום, נוצרת בעיה חדשה - לאחר שמוסר פריימר ה-RNA של המקטע האוקזקי האחרון, לא ניתן להחליפו במקטע DNA, שכן אין קצה 3' חשוף שאליו ניתן לחברו (במקרה של גנום לינארי (כרומוזומים )). הפתרון שמצאה האבולוציה לבעיה זו הוא הטלומר. אנזים מיוחד בתא - הטלומראז, אחראי בשלבי התפתחות עובריים של התאים על יצירת מקטעי DNA חוזרניים וארוכים בשני צידי הכרומוזום. מקטע DNA זה אינו מקודד וכל תפקידו הוא להתקצר במהלך השכפולים שהתא עובר במחזור חייו, כדי שההתקצרות הבלתי נמנעת של הכרומוזום לא תפגע בחלקים המקודדים. כיום מאמינים שמנגנון זה מבקר הזדקנות של התאים ומהווה את אחד ממנגנוני ההגנה של הגוף כנגד גידולים סרטניים. אחת ההשערות היא שחלק מן התאים הסרטניים "רוכשים מחדש" את פעילות הטלומראז ובכך מונעים את מותם הטבעי מ"זקנה".
ראו סרטון המסביר את תהליך שכפול הDNA
DNA פולימראזות:
תפקידו העיקרי של האנזים DNA פולימראז הוא להשלים את גדיל ה DNA לדו-גדיל ע"י הנוקלאוטידים המצויים בסביבתו. הגדיל החדש מסונתז לפי התבנית של גדיל ה DNA הנגדי שאותו הוא משכפל. תהליך השכפול צורך אנרגיה, אשר מתקבלת מפירוק שני שירי פוספט ממולקולת ה dNTP אשר מתחברת בעזרת הקופקטור Mg+2. גדיל הDNA הראשון הוא הגדיל המוביל, שהDNA מסונתז עליו מקצה 5 לקצה 3 (כיוון שמוכתב על ידי מבנה חומצות הגרעין) באמצעות האנזים DNA פולימראז. בגדיל הנגדי קיימת בעיה: הDNA פולימראז יודע לסנתז DNA רק בכיוון אחד, כך שבגדיל המשלים הוא אינו יכול לסנתז ברצף ולכן חייב לסנתז בקטעים קטנים שנקראים קטעי אוקוזקי. הDNA פולימראז צריך מקטעDNA -RNA משלים "להתיישב עליו", ורק ממנו הוא יכול להתחיל לסנתז. זהו התפקיד של האנזים RNA פרימאז, הוא יוצר קטעים משלימים קטנים של RNA על הגדיל המשלים (פריימרים), והDNA פולימראז "מתיישב" עליהם ומסנתז את הDNA. אנזים נוסף מחליף את מקטע ה-RNA בDNA, ולבסוף האנזים ליגאז מחבר את הקטעים השונים וסוגר את הDNA החדש: גדיל ישן עם הגדיל המשלים שלו שהורכב עכשיו. בנוסף DNA פולימראז הוא בעל פעילות של אקסונוקלאז, כלומר הוא יכול לתקן שגיאות של הכנסת נוקלאוטידים ובכך למנוע מוטציות. בפרוקריוטים ובאאוקריוטים קיימים מספר סוגים שונים של DNA פולימרזות, אשר לוקחים חלק בתהליך של שכפול ה DNA (ראו בתמונה הסמוכה). דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. הוא משתייך למשפחת ה - X DNA פולימראזות. פולימראז בטא נחוץ לצורך תיקון בסיסים, מסלול תיקון DNA אשר הכרחי לתיקון בסיסים שעברו שינוי בהרכבם הכימי בעקבות חמצון או אלקילאציה.
| |||||||||||
